miércoles, 24 de junio de 2009

Membranas plasmaticas

Muchas estructuras de la célula están formadas por membranas. Las membranas biológicas constituyen fronteras que permiten no sólo separar sino también poner en comunicación diferentes compartimentos en el interior de la célula y a la propia célula con el exterior.
La estructura de todas las membranas biológicas es muy parecida. Las diferencias se establecen más bien al nivel de la función particular que tienen los distintos orgánulos formados por membranas; función que va a depender de la composición que tengan sus membranas. Este tipo de membranas se denomina, debido a esto, unidad de membrana o membrana unitaria. La
membrana plasmática de la célula y la de los orgánulos celulares está formada por membranas unitarias.


ORGÁNULOS Y OTRAS ESTRUCTURAS FORMADOS POR MEMBRANAS UNITARIAS
- Membrana plasmática
- Retículo endoplasmático granular y liso
- Aparato de Golgi
- Lisosomas
- Peroxisomas
- Mitocondrias
- Plastos
- Vacuolas
- Envoltura nuclear


CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS.
Ciertos lípidos, y en particular los fosfolípidos, tienen una parte de la molécula que es polar: hidrófila y otra (la correspondiente a las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos) que es no polar: hidrófoba. Las moléculas que presentan estas características reciben el nombre de anfipáticas. A partir de ahora representaremos la parte polar (hidrófila) y la no polar (hidrófoba) de los lípidos anfipáticos.


FORMACIÓN DE BICAPAS LIPÍDICAS
Si se dispersa por una superficie acuosa una pequeña cantidad de un lípido anfipático, se puede formar una capa de una molécula de espesor: monocapa. Esto es debido a que las partes hidrófilas se disponen hacia el interior y los grupos hidrófobos hacia el exterior de la superficie acuosa. Pueden también formarse bicapas, en particular entre dos compartimentos acuosos.
Entonces, las partes hidrófobas se disponen enfrentadas y las partes hidrófilas se colocan
hacia la solución acuosa. Los lípidos anfipáticos forman este tipo de estructuras espontáneamente. Las bicapas pueden formar compartimentos cerrados denominados
liposomas. Las bicapas lipídicas poseen características similares a las de las membranas
celulares: son permeables al agua pero impermeables a los cationes y aniones y a las grandes moléculas polares. En realidad, las membranas celulares son, esencialmente, bicapas lipídicas.


FUNCIONES
Las biomembranas son estructuras nuy importantes a nivel celular, y también
sumamente abundantes: en células eucarióticas pueden alcanzar hasta un 80% del peso
seco.
Principales funciones:
a]- separación física entre compartimientos
b]- transporte de sustancias, involucradas, por ejemplo, en el metabolismo
c]- recepción de estímulos [hormonas, transmisión de impulsos nerviosos, etc.], y
muchas veces también su reconocimiento
d]- conducción de impulsos nerviosos
e]- interacciones célula-célula


BASE ESTRUCTURAL: BIOMEMBRANAS ELEMENTALES
Los fosfolípidos tienden a agruparse espontáneamente en micelas. Son pequeñas aglomeraciones esferoidales donde las colas, apolares, se dirigen todas hacia el centro, libre de agua, y las cabezas, polares se orientan hacia la periferia, ofreciendo una superficie afín con el agua. El interior de estos esferoides es hidrofóbico, mientras que su exterior es hidrofílico, de acuerdo al comportamiento dual [antipático] de este tipo de lípidos.
cabeza
polar
cola
no polar


COMPOSICIÓN DE LAS BIOMEMBRANAS
Las biomembranas funcionales están compuestas de lípidos y proteínas. Cierta porción
glucídica detectable forma en realidad parte de las otras sustancias mencionadas, integrando glucoproteínas y glucolípidos. Los lípidos constituyen la matriz o base estructural. Las proporciones entre los distintos componentes es muy variable. Las proteínas forman la parte funcional de las biomembranas. La variedad es muy grande, de acuerdo a las muchas funciones que pueden desempeñar: receptores, transportadores para entrada y/o salida de sustancias, enzimas, antígenos de superficie, etc. La proporción entre lípidos y proteínas también es variable.


ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO
La bicapa lipídica es la matriz en la cual las moléculas proteicas son como islas. Esta estructura recibe el nombre de mosaico fluido, pues la matriz posee baja viscosidad y las proteínas pueden ser consideradas semejantes a trozos de piedras dispersos en un mosaico. Dichas moléculas de proteínas se encuentran más o menos inmersas en la matriz lipídica, proteínas intrínsecas o integradas; o bien como solamente apoyadas sobre las cabezas de los fosfolípidos [son mantenidas por interacciones electrostáticas], a ambos lados de la membrana, proteínas extrínsecas o periféricas. La posición que ocupa una proteína determinada en la matriz depende siempre de interacciones de los grupos laterales de ciertos restos de aminoácidos componentes con las moléculas lipídicas.



PROPIEDADES DE ESTE TIPO DE ESTRUCTURA:
a)- Fluidez: permite un movimiento muy libre tanto de lípidos como de proteínas, al menos dentro de cada una de las capas.
b)- Asimetría: la composición lipídica y la proteica [esta más aún] son diferentes entre ambas capas.
c)- Resistencia eléctrica: si a uno y otro lado de la membrana se hallan sendas soluciones con distinta carga neta, aquella es perfectamente apta para mantener la diferencia de potencial eléctrico que se produce, la cual se denomina potencia de membrana.


TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
La célula necesita sustancias para su metabolismo. Como consecuencia de éste se van a producir sustancias de desecho que la célula precisa eliminar. Así pues, a través de la membrana plasmática se va a dar un continuo transporte de sustancias en ambos sentidos. Según la dirección de este y el tipo de sustancia tendremos:
- Ingestión:Es la entrada en la célula de aquellas sustancias necesarias para su
metabolismo.
- Excreción: Salida de los productos de desecho.
- Secreción: Si lo que sale no son productos de desecho sino sustancias
destinadas a la exportación.
Aunque vamos a referirnos únicamente al transporte a través de la membrana plasmática, deberá tenerse en cuenta que los fenómenos de transporte que estudiaremos a continuación se dan también a través de las membranas biológicas de los orgánulos formados por membranas: retículo, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas, mitocondrias y plastos.
Mediante estos fenómenos la célula asegura un medio interno diferente y funciones distintas en cada uno de los orgánulos formados por membranas.


A)EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS EN FORMA MOLECULAR A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS
En el caso de sustancias disueltas, según se consuma o no energía, distinguiremos los siguientes tipos de transporte:

I) Transporte pasivo. Se trata de un transporte a favor del gradiente de concentración, por lo que no requiere un aporte de energía. Puede ser:


a) Transporte pasivo simple o difusión de moléculas a favor del gradiente.
i) Difusión a través de la bicapa lipídica. Pasan así sustancias lipìdicas como las hormonas
esteroideas, los fármacos liposolubles y los anestésicos, como el éter. También sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico y algunas moléculas polares muy
pequeñas como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina.
ii) Difusión a través de canales protéicos. Se realiza a través de proteínas canal. Proteínas que
forman canales acuosos en la doble capa lipídica. Pasan así ciertos iones, como el Na+ , el K+ y el Ca+ + .


b) Transporte pasivo facilitado (difusión facilitada). Las moléculas hidrófilas (glúcidos,
aminoácidos...) no pueden atravesar la doble capa lipídica por difusión a favor del
gradiente de concentración. Determinadas proteínas de la membrana, llamadas
permeasas, actúan como "barcas" para que estas sustancias puedan salvar el obstáculo
que supone la doble capa lipídi ca. Este tipo de transporte tampoco requiere un consumo
de energía, pues se realiza a favor del gradiente de concentración.


II)Transporte activo: Cuando el transporte se realiza en contra de un gradiente quími co
(de concentración) o eléctrico. Para este tipo de transporte se precisan transportadores específi cos instalados en la membrana, siempre proteí nas, que, mediante un gasto de energía en forma de ATP, transportan sustancias a través de ésta. Con este tipo de transporte pueden transportarse, además de pequeñas partí culas, moléculas orgánicas de mayor tamaño, siempre en contra del gradiente de concentración o eléctrico.




B) Tranporte químico
Permite la entrada o la salida de la célula de partículas o grandes moléculas envueltas en una membrana. Se trata de un mecanismo que sólo es utilizado por algunos tipos de células, por
ejemplo: amebas, macrófagos o las células del epitelio intestinal.


I) ENDOCITOSIS. Las sustancias entran en la célula envueltas en vesículas formadas a
partir de la membrana plasmática. Cuando lo que entra en la célula son partículas sólidas o pequeñas gotitas líquidas el transporte se realiza por mecanismos especiales e incluso se hace perceptible. Estos mecanismos implican una deformación de la membrana y la formación de vacuolas. Este tipo de transporte puede ser de gran importancia en ciertas células, como por
ejemplo, en los macrófagos y en las amebas. Distinguiremos dos tipos de endocitosis:
la fagocitosis y la pinocitosis


a) Fagocitosis: Es la ingestión de grandes partí culas sólidas (bacterias, restos celulares)
por medio de seudópodos. Los seudópodos son grandes evaginaciones de la
membrana plasmática que envuelven a la partí cula. Ésta pasa al citoplasma de la célula en forma de vacuola fagocítica. Este tipo de ingestión la encontramos, por ejemplo, en las amebas o en los macrófagos.

b) Pinocitosis. Es la ingestión de sustancias disueltas en forma de pequeñas gotitas
líquidas que atraviesan la membrana al invaginarse ésta. Se forman así pequeñas
vacuolas llamadas vacuolas pinocíticas que pueden reunirse formando vacuolas de
mayor tamaño.




II) EXOCITOSIS: Consiste en la secreción o excreción de sustancias por medio de vacuolas,
vesículas de exocitosis, que se fusionan con la membrana plasmática abriéndose al
exterior y expulsando su contenido. Las vacuolas provienen de los sistemas de membranas o de la endocitosis. La membrana de la vacuola queda incluida en la membrana celular, lo que es normal teniendo en cuenta que ambas membranas poseen la misma estructura.
En todos los mecanismos de endocitosis hay una disminución de la membrana plasmática al introducirse ésta en el citoplasma. Esta disminución es compensada por la formación de membranas por exocitosis. La membrana plasmática está en estas células en un continuo proceso de renovación. En un macrófago, por ejemplo, toda su membrana es ingerida en 30 min.


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