Trabajo de la membrana celular

TRABAJO DE BIOLOGÍA

Nombre: Carlos Vásquez Fecha: 03-12-2017

Tema: “Membrana Celular”

Membrana Celular

Está compuesta por una serie de sustancias entre las que se destacan los lípidos, las proteínas, los glúcidos y el colesterol.

Se discutió y estudió por mucho tiempo para poder comprender como, los compuestos mencionados se organizan para formar la membrana. Se postularon diversas teorías, una de ellas, la más aceptada por los científicos es el modelo de mosaico fluido . .

La membrana estaría formada por una doble capa fosfolipídica, en la cual a determinados intervalos se incluyen unidades proteicas que forman un mosaico con la doble capa de lípidos. Alrededor de la mitad de los lípidos de la membrana son fosfolípidos, mientras que el resto corresponde a colesterol.

Además se encuentran glucolípidos, estos compuestos son glúcidos unidos a lípidos.

Los fosfolípidos, presentan dos regiones, una porción o cabeza hidrofílica o polar orientada hacia afuera y dentro de la célula y una porción hidrofóbicas o no polar formado por dos cadenas de ácidos grasos hacia adentro.

Los glúcidos se hallan solo en la porción externa de la membrana y pueden unirse a una proteína (glucoproteína) o a un lípido (glucolípido), generando de este modo una asimetría en cuanto a la composición química. Esta asimetría es fundamental en el transporte de sustancias, ya que la membrana adquiere cargas diferentes en ambos lados. Externamente es positiva e internamente negativa, lo que genera una diferencia energética entre ambas zonas.

También cumplen una función muy importante como señales de reconocimiento para la interacción entre las células. Por ejemplo cuando una célula se trona cancerosa, el glúcido del glucolípido cambia, este cambio puede permitir que muchos glóbulos blancos se dirijan hacia esta célula y la eliminen.

Las proteínas están incluidas o disueltas en la doble capa lipídica, sobresaliendo en mayor o menor grado sobre ambas superficies. En general la composición lipídica de la membrana es más o menos la misma en todas las membranas, la cantidad y tipo de proteínas difiere notablemente. Las proteínas son las principales responsables de los distintos transportes de sustancias que ocurren a través de la membrana.

1. Division en comportamientos.- Las membranas son hojas continuas, y por eso mismo es inevitable que cierren comportamientos. La membrana plasmática encierrra el contenido de toda la célula, mientras que las membranas nucleares y citoplasmáticas alojan diversos espacios intracelulares.

2.Sitios para las actividades bioquímicas.- Las membranas no solo encierran compartimientos, sino que tambien son un compartimiento distinto por sí mismas. Siempre que haya reactivos en solución, sus posiciones relativas no pueden estabilizarse y sus interacciones dependen de las colisiones aleatorias.

Funciones de la membrana 3. Provisión de una barrera con permeabilidad selectiva.- Las membranas evitan el intercambio irrectricto de moléculas de un lado a otro.

Al mismo tiempo, las membranas suministran los medios de comunicación entre los compartimientos que separan.

4. Transporte de solutos.- La membrana plasmática contiene la maquinaria para el transporte físico de sustancias de un lado al otro, a menudo de una region con baja centración del soluto a otra en la que e soluto alcanza una concentración mucho mayor.

5. Respuesta a señales externas.- Las membranas tienen receptores que se combinan con moléculas específicas que incluyen una estructura complementaria.

6. Interacción Celular.- Situado alborde externo de todas las células vivas, la membrana plasmática de los organismos multicelulares media las interacciones entre una célula y sus vecinas.

7. Traducción de energía.- Las membranas forman parte íntima de los procesos mediante los cuales un tipo de energía se transforma en otro tipo. la traduccion de energía más importante ocurre durante la fotosíntestis cuando los pigmentos unidos a la membrana absorben la energía de la luz solar, laconvierte en energía química y laalmacenan en carbohidratos.

COMPOSICION QUIMICA DE LA MEMBRANA CELULAR La célula es la unidad principal que compone a los organismos multicelulares, esta es la encargada de diferentes funciones básicas e indispensables para el funcionamiento de los organismos vivos, la formación estructural de los diferentes tejidos en los cuerpos, además realiza la mayoría por no decir la totalidad de las funciones metabólicas y por último de una célula se forman las demás células idénticas, por lo tanto es la unidad reproductora.

Estas se conforman de tres principales estructuras, el núcleo que es el encargado de enviar las instrucciones para el funcionamiento, el citoplasma se denomina a una sustancia liquida- gelosa que se extiende entre la membrana nuclear y la membrana celular. Esta última es una especie de capa que delimita el contenido intracelular con el extracelular y permite el intercambio de información de los mismos.

La membrana celular es la encargada de dar forma y estabilidad estructural a la célula, encierra el material celular y lo separa de la parte externa de esta. Está compuesta por diferentes tipos de compuestos entre ellos fosfolípidos y proteínas.

Además de dar forma se encarga del movimiento de la célula así como la alimentación y excreción de la misma.

La estructura de la membrana plasmática es sencilla y se basa en una lámina de moléculas lipídicas de un espesor de alrededor de 5 nanómetros. Como anteriormente se dijo esta se encarga de que el contenido de la célula no se escape y se mezcle con el medio circundante, por medio de diferentes movimientos entre ellos difusión simple, difusión facilitada y osmosis entre otros además de la exocitosis para expulsar los desechos de la célula.

Las membranas plasmáticas están compuestas principalmente de unas moléculas denominadas lípidos, La parte lipídica está formada por una película biomolecular que le da estructura. Está compuesta por una lámina que sirve de “contenedor” para el citosol y los distintos compartimientos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. Existen diferentes tipos sin embargo las más abundantes llamadas Fosfolípidos acomodadas de una manera que forman una cadena doble denominada Bicapa de fosfolípidos, esta es la responsable de las propiedades estructurales de la misma.

Como en la distribución asimétrica de los lípidos en cada capa, también hay grandes diferencias en el patrón de distribución de los lípidos entre diferentes tipos de membranas de una célula o entre membranas equivalentes de diferentes tipos de células. Así, las bacterias llevan colesterol o fosfatidilcolina en sus membranas celulares, mientras que las membranas plasmáticas de los eritrocitos o los recubrimientos de mielina de las células de Schwann contienen casi la mitad de estos dos tipos de lípidos.

En el interior de una célula eucariota aumenta la composición de lípidos de las membranas mitocondriales, con un alto contenido en fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina, una baja proporción de colesterol y la ausencia clara de glicolipidos respecto a otras membranas. También en el interior de una membrana plasmática puede haber una distribución desigual : lo que se le conocen como las islas flotantes de lípidos, que son ricas en colesterol y glicolipidos y por ello poseen una baja fluidez respecto a la membrana circundante, parecen estar en zonas preferidas por las proteínas de membrana con un anclaje a un lípido. Una composición similar tiene la inversión de la membrana en forma de matraz, denominadas caveolas y junto al colesterol y los glicolipidos, son ricas en las proteínas de membrana caveolina. El significado biológico de esta diferente distribución de lípidos, igual que la variedad química de lípidos, aun no se han entendido por completo, posiblemente sirve para ordenar las proteínas en las zonas funcionales o los campos de señal y en lugares preparados con cofactores lipídicos para enzimas asociadas a las membranas.

Modelo de mosaico fluido El modelo aceptado actualmente para la estructura de la membrana plasmática, llamado modelo de mosaico fluido, fue propuesto por primera vez en 1972. Este modelo ha evolucionado con el tiempo, pero todavía proporciona una buena descripción básica de la estructura y el comportamiento de las membranas en muchas células.

De acuerdo con el modelo del mosaico fluido, la membrana plasmática es un mosaico de componentes principalmente fosfolípidos, colesterol y proteínas que se pueden mover fluida y libremente en el plano de la membrana. En otras palabras, el esquema de la membrana es solo una instantánea del proceso dinámico en el que los fosfolípidos y proteínas están en continuo movimiento entre ellos.

Curiosamente, esta fluidez significa que si insertas una aguja muy fina en una célula, la membrana simplemente fluirá alrededor de la aguja y una vez que esta se retira, la membrana vuelve a fluir sin problemas.

Los principales componentes de la membrana plasmática son los lípidos (fosfolípidos y colesterol), las proteínas y grupos de carbohidratos que se unen a algunos de los lípidos y proteínas.

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Un fosfolípido es un lípido compuesto de glicerol, dos colas de ácidos grasos y una cabeza con un grupo fosfato. Las membranas biológicas usualmente tienen dos capas de fosfolípidos con sus colas hacia adentro, un arreglo llamado bicapa de fosfolípidos.

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El colesterol, otro lípido compuesto de cuatro anillos de carbono fusionados, se encuentra junto a los fosfolípidos en el interior de la membrana.

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Las proteínas de la membrana pueden extenderse parcialmente dentro de la membrana plasmática, atravesarla por completo, o estar unidas a su cara interna o externa.

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Los grupos de carbohidratos están presentes solo en la superficie externa de la membrana plasmática y están unidos a proteínas, formando glicoproteínas o a lípidos, formando glicolípidos.

Las proporciones de proteínas, lípidos y carbohidratos en la membrana plasmática varían entre los diferentes tipos de células. Sin embargo, en una célula humana típica las proteínas representan alrededor del 50 por ciento de su composición en masa, los lípidos (de todo tipo) representan el 40 por ciento y el 10 por ciento restante proviene de los carbohidratos.

Fosfolípidos Los fosfolípidos, dispuestos en una bicapa, conforman la estructura básica de la membrana plasmática. Son adecuados para esta función, porque son anfipáticos; es decir, tienen regiones hidrofílicas e hidrofóbicas.

La región hidrofílica, que ama el agua, de un fosfolípido es su cabeza. Esta contiene un grupo fosfato cargado negativamente y un pequeño grupo que también puede tener carga o ser polar. Las cabezas hidrofílicas de los fosfolípidos en una membrana bicapa se dirigen hacia afuera y están en contacto con el fluido acuoso de adentro y de afuera de la célula. Debido a que el agua es una molécula polar, fácilmente forma interacciones electrostáticas (basadas en cargas) con las cabezas de fosfolípidos.

La parte hidrofóbica, de un fosfolípido consta de sus largas colas de ácidos grasos no polares. Las colas de ácido graso pueden interactuar fácilmente con otras moléculas no polares, pero interactúan poco con el agua. Debido a esto, es energéticamente más favorable para los fosfolípidos que oculten sus colas de ácidos grasos en el interior de la membrana, donde están protegidos del agua circundante. La bicapa de fosfolípidos formada por estas interacciones es una buena barrera entre el interior y el exterior de la célula, porque el agua y otras sustancias polares o cargadas no pueden cruzar fácilmente el interior hidrofóbico de la membrana.

Gracias a su naturaleza anfipática, los fosfolípidos no solo son adecuados para formar una membrana bicapa, ¡sino que también es algo que hacen espontáneamente bajo las condiciones adecuadas! En agua o en solución acuosa, los fosfolípidos tienden a organizarse con sus colas hidrofóbicas hacia el interior y con sus cabezas hidrofílicas hacia fuera. Si los fosfolípidos tienen colas cortas, pueden formar una micela (una esfera pequeña de una sola capa), mientras que si tienen colas más voluminosas, pueden formar un liposoma.

Proteínas Las proteínas son el segundo componente principal de las membranas plasmáticas.

Existen dos categorías importantes de proteínas de membrana: integrales y periféricas.

Las proteínas integrales de membrana están, como su nombre indica, integradas a la membrana: tienen al menos una región hidrofóbica que las ancla al interior hidrofóbico de la bicapa de fosfolípidos. Algunas abarcan solo una parte de la membrana, mientras que otras atraviesan la membrana de un lado al otro y están expuestas a ambos lados. Las proteínas que se extienden por toda la membrana se llaman proteínas transmembrana.

Las partes de una proteína integral de membrana que se encuentran dentro de esta son hidrofóbicas, mientras que las que están expuestas al citoplasma o líquido extracelular tienden a ser hidrofílicas. Las proteínas transmembranales pueden atravesar la membrana una sola vez o bien, pueden tener hasta doce secciones diferentes que cruzan la membrana. Un segmento normal que atraviesa la membrana consiste en 20-25 aminoácidos hidrofóbicos organizados en una hélice alfa, aunque no todas las proteínas transmembranales se ajustan a este modelo.

Algunas proteínas integrales de membrana forman un canal que permite a los iones o moléculas pequeñas de otro tipo que atraviesen, como se muestra a continuación.

Las proteínas periféricas de membrana se encuentran en las superficies exterior e interior de las membranas, unidas a las proteínas integrales o a los fosfolípidos. A diferencia de las proteínas integrales de membrana, las proteínas periféricas no se extienden hacia el interior hidrofóbico de la membrana y su unión es menos estrecha.

Carbohidratos Los carbohidratos son el tercer componente principal de las membranas plasmáticas. En general, se encuentran en la superficie exterior de las células y están unidos a proteínas (formando glucoproteínas) o a lípidos (formando glucolípidos). Estas cadenas de carbohidratos pueden tener 2-60 unidades de monosacáridos y pueden ser rectas o ramificadas.

En conjunto con las proteínas de membrana, estos carbohidratos forman marcadores celulares distintivos, algo semejante a credenciales de identificación moleculares, que les permiten a las células reconocerse entre ellas. Estos marcadores son muy importantes para el sistema inmunitario, ya que permiten a las células inmunitarias diferenciar entre las células propias del cuerpo, a las que no deben atacar, y las células o tejidos extraños, a los que sí deben atacar.

La fluidez de la membrana La estructura de las colas de ácidos grasos de los fosfolípidos es importante para determinar las propiedades de la membrana y, en particular, su fluidez.

Los ácidos grasos saturados no tienen enlaces dobles (están saturados con hidrógenos), por lo que sus colas son relativamente rectas. Los ácidos grasos insaturados, por el contrario, contienen uno o más enlaces dobles, lo que a

menudo produce una curva o doblez. (Puedes ver un ejemplo de una cola doblada insaturada en el diagrama de la estructura de fosfolípidos que aparece al comienzo de este artículo.) Las colas de ácidos grasos saturados e insaturados de fosfolípidos se comportan de manera diferente cuando baja la temperatura: • •

A temperaturas más frías, las colas rectas de los ácidos grasos saturados pueden unirse estrechamente, produciendo una membrana densa y bastante rígida.

Los fosfolípidos con colas de ácido graso insaturado no pueden unirse tan estrechamente debido a la estructura doblada de sus colas. Por este motivo, una membrana de fosfolípidos insaturados permanece fluida a temperaturas más bajas que una membrana de fosfolípidos saturados.

La mayoría de las membranas celulares contiene una mezcla de fosfolípidos, algunos con dos colas saturadas (rectas) y otros con una cola saturada y una cola no saturada (doblada). Muchos organismos —los peces, por ejemplo— pueden adaptarse fisiológicamente a ambientes fríos cambiando la proporción de ácidos grasos insaturados en sus membranas. Para obtener más información acerca de los ácidos grasos saturados e insaturados, consulta el artículo sobre lípidos.

Además de los fosfolípidos, los animales tienen un componente adicional en su membrana que les ayuda a mantener la fluidez. El colesterol, otro tipo de lípido que se encuentra embebido entre los fosfolípidos de la membrana, ayuda a disminuir los efectos de la temperatura en la fluidez.

A bajas temperaturas, el colesterol evita que los fosfolípidos se compacten aumentando la fluidez, mientras que a altas temperaturas, la disminuye. De esta manera, el colesterol amplía la gama de temperaturas en las que la membrana mantiene una fluidez funcional y saludable.