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6.7: Membranas celulares - Biología

6.7: Membranas celulares - Biología


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Tanto las células procariotas como las eucariotas tienen un membrana de plasma (Figura 1), una bicapa de fosfolípidos con proteínas incrustadas, que separa el contenido interno de la célula de su entorno circundante. Cubriremos la membrana plasmática con más detalle en una unidad posterior, pero aquí hay una descripción general de esta estructura de la superficie celular.

Las membranas plasmáticas de las células que se especializan en la absorción se pliegan en proyecciones en forma de dedos llamadas microvellosidades (singular = microvellosidades); (Figura 2). Estas células se encuentran típicamente en el revestimiento del intestino delgado, el órgano que absorbe los nutrientes de los alimentos digeridos. Este es un excelente ejemplo de función de seguimiento de formulario. Las personas con enfermedad celíaca tienen una respuesta inmunitaria al gluten, que es una proteína que se encuentra en el trigo, la cebada y el centeno. La respuesta inmune daña las microvellosidades y, por lo tanto, los individuos afectados no pueden absorber los nutrientes. Esto provoca desnutrición, calambres y diarrea. Los pacientes celíacos deben seguir una dieta sin gluten.


Membrana celular

los membrana celular (también conocido como el membrana de plasma (PM) o membrana citoplasmática, e históricamente conocido como el plasmalema) es una membrana biológica que separa el interior de todas las células del entorno exterior (el espacio extracelular) que protege a la célula de su entorno. [1] [2] La membrana celular consta de una bicapa lipídica, que incluye colesteroles (un componente lipídico) que se asientan entre los fosfolípidos para mantener su fluidez a distintas temperaturas. La membrana también contiene proteínas de membrana, incluidas proteínas integrales que atraviesan la membrana y sirven como transportadores de membrana, y proteínas periféricas que se adhieren libremente al lado externo (periférico) de la membrana celular, actuando como enzimas que dan forma a la célula. [3] La membrana celular controla el movimiento de sustancias dentro y fuera de las células y orgánulos. De esta forma, es selectivamente permeable a iones y moléculas orgánicas. [4] Además, las membranas celulares están involucradas en una variedad de procesos celulares, como la adhesión celular, la conductividad iónica y la señalización celular, y sirven como superficie de unión para varias estructuras extracelulares, incluida la pared celular, la capa de carbohidratos llamada glicocálix y la red intracelular de fibras proteicas llamada citoesqueleto. En el campo de la biología sintética, las membranas celulares se pueden reensamblar artificialmente. [5] [6] [7] [8]


(Hoja de trabajo 4)

Las membranas celulares contienen una variedad de moléculas biológicas, principalmente lípidos y proteínas. La composición no se establece, sino que cambia constantemente por la fluidez y los cambios en el entorno, incluso fluctuando durante diferentes sta

ges de desarrollo celular. Específicamente, la cantidad de colesterol en la membrana celular de la neurona primaria humana cambia, y este cambio en la composición afecta la fluidez a lo largo de las etapas de desarrollo. [dieciséis]

  • La fusión de vesículas intracelulares con la membrana (exocitosis) no solo excreta el contenido de la vesícula, sino que también incorpora los componentes de la membrana de la vesícula a la membrana celular. La membrana puede formar ampollas alrededor del material extracelular que se desprenden para convertirse en vesículas (endocitosis).
  • Si una membrana es continua con una estructura tubular hecha de material de membrana, entonces el material del tubo puede introducirse en la membrana de forma continua.
  • Aunque la concentración de los componentes de la membrana en la fase acuosa es baja (los componentes de la membrana estables tienen baja solubilidad en agua), existe un intercambio de moléculas entre las fases lipídica y acuosa.

Ilustración de una membrana celular eucariota

los membrana celular (también conocido como el membrana de plasma o membrana citoplasmática, e históricamente conocido como el plasmalema) es una membrana biológica que separa el interior de todas las células del entorno exterior (el espacio extracelular). [1] [2] Consiste en una bicapa lipídica con proteínas incrustadas. La función básica de la membrana celular es proteger a la célula de su entorno. La membrana celular controla el movimiento de sustancias dentro y fuera de las células y orgánulos. De esta forma, es selectivamente permeable a iones y moléculas orgánicas. [3] Además, las membranas celulares están involucradas en una variedad de procesos celulares como la adhesión celular, la conductividad iónica y la señalización celular y sirven como superficie de unión para varias estructuras extracelulares, incluida la pared celular, la capa de carbohidratos llamada glicocálix y la red intracelular de fibras proteicas llamada citoesqueleto. En el campo de la biología sintética, las membranas celulares se pueden reensamblar artificialmente.


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VIP21-caveolina, una proteína de membrana que constituye la capa caveolar, oligomeriza in vivo e in vitro.

VIP21-caveolina es una proteína de membrana, propuesta para ser un componente de la capa estriada que cubre la superficie citoplásmica de las caveolas. Para investigar la composición bioquímica de la capa caveolar, utilizamos nuestra observación anterior de que VIP21-caveolina está presente en grandes complejos e insoluble en los detergentes CHAPS o Triton X-114. El tratamiento suave de estas estructuras insolubles con dodecilsulfato de sodio conduce a la detección de complejos de alto peso molecular de aproximadamente 200, 400 y 600 kDa. Se muestra que el complejo de 400 kDa purificado hasta homogeneidad a partir de pulmón de perro consiste exclusivamente en las dos isoformas de VIP21-caveolina. Los experimentos de persecución de pulsos indican que los oligómeros se forman pronto después de que la proteína se sintetiza en el retículo endoplásmico (RE). De hecho, VIP21-caveolina se inserta en la membrana del RE a través de la maquinaria de translocación clásica. Su dominio hidrofóbico adopta una configuración de bucle inusual que expone las regiones flanqueantes N y C al citoplasma. Se pueden producir complejos similares de alto peso molecular a partir de la VIP21-caveolina sintetizada in vitro. La formación del complejo se produce sólo si las isoformas de VIP21-caveolina se insertan correctamente en la membrana. La formación depende del citosol y no implica una etapa de fusión de vesículas. Proponemos que los oligómeros de alto peso molecular de VIP21-caveolina representan las unidades básicas que forman la capa caveolar. Se forman en el RE y más tarde, entre el RE y la membrana plasmática, estos oligómeros podrían asociarse en estructuras más grandes insolubles en detergente.


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Referencias

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Recursos interactivos para escuelas

Parcialmente permeable

Permeable a algunas sustancias pero no a otras

Modelo de mosaico fluido

Nuestro modelo actual de estructura de membrana consiste en una bicapa de fosfolípidos fluidos con muchas otras moléculas (incluyendo colesterol, glicolípidos, proteínas y glicoproteínas) flotando o incrustadas en el mar de lípidos, todas con diferentes funciones.

Neurotransmisores

Sustancias químicas que se liberan en una sinapsis cuando un potencial de acción llega al final de una neurona. Cruzan la brecha sináptica y desencadenan un impulso en la siguiente neurona.

Transporte activo

Proceso que utiliza energía para mover sustancias contra un gradiente de concentración o a través de una membrana parcialmente permeable utilizando una proteína de transporte especial.

Membrana nuclear

La estructura delgada y flexible que encierra el contenido del núcleo en una célula.

Grupo fosfato

Molécula que contiene fósforo y oxígeno.

Membrana celular

La membrana que forma el límite entre el citoplasma de una célula y el medio que la rodea y controla el movimiento de sustancias dentro y fuera de la célula.

Sistema inmune

El mecanismo de defensa natural del cuerpo contra las enfermedades infecciosas.

Unidad de membrana

Bicapa de moléculas de lípidos polares en un entorno acuoso: la base de la estructura de la membrana celular.

Glicoproteínas

Proteínas que tienen una cadena de carbohidratos unida a ellas. La cadena de carbohidratos sobresale del exterior de la célula y es parte del sistema de reconocimiento celular.

Fosfolípido

Una molécula de lípido con una región hidrófila de "cabeza" alrededor del grupo fosfato iónico y una larga cola de hidrocarburo hidrófobo que forma una bicapa en soluciones acuosas.

Mitocondrias

Organelos dentro de las células que producen ATP, que se utiliza como almacén de energía química. A menudo llamado la potencia celular

Carbohidrato

Compuestos orgánicos productores de energía que están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Ejemplos de alimentos que contienen carbohidratos son arroz, pasta, pan y patatas.

Colesterol

Un lípido que se puede medir en la sangre. Los niveles altos están relacionados con un mayor riesgo de enfermedad cardiovascular

Hidrofílico

Moléculas que se absorben o se disuelven en agua, generalmente moléculas polares.

Hidrofóbico

Insoluble en agua, repele el agua.

Glucolípidos

Lípidos que tienen una cadena de carbohidratos unida a ellos. La cadena de carbohidratos está unida al exterior de la célula y es parte del sistema de reconocimiento celular.

Respiración

El proceso bioquímico por el cual las células del cuerpo liberan energía.

Trasplante

El proceso de reemplazar un órgano dañado o enfermo con un órgano sano de un donante vivo o muerto.

Celulosa

Un carbohidrato complejo que forma las paredes celulares de las plantas.

Antígeno

Proteína en la superficie de un microorganismo patógeno que puede estimular una respuesta del sistema inmunológico.

Proteína

Polímero formado por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Los aminoácidos presentes y el orden en que aparecen varían de una proteína a otra.

Receptores

Moléculas de proteínas unidas a células que solo se unen a moléculas específicas con una estructura particular.

Hormona

Un mensajero químico producido por una glándula o células particulares del sistema endocrino. Las hormonas se transportan por todo el cuerpo en el torrente sanguíneo, pero producen una respuesta solo en células diana específicas.

Cáncer

Masa de células anormales que se siguen multiplicando de forma descontrolada.

Lípido

Moléculas que contienen mucha energía almacenada formada por ácidos grasos y glicerol. Los lípidos incluyen aceites y grasas.

Organo

Una estructura con una función particular que está formada por diferentes tejidos.

Nervio

Un conjunto de neuronas: pueden ser todas neuronas sensoriales, todas las neuronas motoras o una mezcla de ambas

ARN mensajero

La molécula que transcribe el código de ADN y lo lleva fuera del núcleo a través de los poros de la membrana nuclear hasta los ribosomas del citoplasma, que sintetizan las proteínas necesarias.

Trifosfato de adenosina

Molécula que actúa como la moneda de energía común en todas las células, proporcionando la energía necesaria para impulsar reacciones químicas en las células.

Membranas celulares

Las membranas celulares son vitales para el funcionamiento de las células. En las células animales, forman la capa exterior de la célula, la última barrera entre el interior de la célula y su entorno. En las células vegetales, la membrana de la superficie celular está dentro de una pared celular de celulosa relativamente rígida, pero las propiedades de la membrana aún controlan gran parte de lo que entra y sale de la célula. La mayoría de los orgánulos dentro de una célula eucariota también están unidos a la membrana. Comprender las propiedades de las membranas celulares es clave para comprender cómo funcionan las células.

La estructura de la membrana celular.

Nuestro modelo actual de la membrana celular se ha construido durante muchos años mediante una combinación de datos experimentales y microscopía electrónica.

La unidad de membrana

La estructura básica de la membrana celular es una bicapa de fosfolípidos. Las moléculas de fosfolípidos tienen una región de "cabeza" hidrófila alrededor del grupo fosfato iónico y una larga cola de hidrocarburo hidrófobo. Estos lípidos polares forman una bicapa en soluciones acuosas con las cabezas hidrofílicas apuntando hacia afuera y las colas hidrofóbicas formando una capa hidrofóbica en el medio. Esta bicapa se conoce como membrana unitaria.

La bicapa de fosfolípidos en solución acuosa que forma la columna vertebral de la membrana celular.

La membrana celular

Sin embargo, la membrana celular es más que una simple unidad de membrana. Nuestro modelo actual es de una bicapa de fosfolípidos fluidos con muchas otras moléculas asociadas, flotando o incrustadas en el mar de lípidos. Estas otras moléculas incluyen colesterol, glicolípidos, proteínas y glicoproteínas y todas tienen diferentes funciones en la membrana. Este es el modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana y explica muchas de las propiedades de las membranas que podemos observar experimentalmente.

El modelo de mosaico fluido de la membrana celular.

  • A Fosfolípidos: moléculas de lípidos con una región de "cabeza" hidrófila alrededor del grupo fosfato iónico y una larga cola de hidrocarburo hidrófobo que forman una bicapa en soluciones acuosas.
  • B Colesterol: un lípido con estructura de anillo esteroide y regiones hidrofílicas e hidrofóbicas. Forma parte de la estructura de la membrana; puede haber hasta una molécula de colesterol por cada dos fosfolípidos. El colesterol hace que la membrana sea más rígida y más rígida, por lo que la cantidad de colesterol en la estructura afecta la rigidez de la membrana.
  • C Glicolípidos: lípidos que tienen una cadena de carbohidratos unida a ellos. La cadena de carbohidratos está unida al exterior de la célula y es parte del sistema de reconocimiento celular.
  • DProteínas: una amplia variedad de moléculas que llevan a cabo muchas de las funciones muy específicas de la membrana celular. Hay proteínas integrales y proteínas periféricas. Pueden formar canales temporales y permanentes en la membrana, permitiendo que diferentes moléculas entren y salgan de la célula. Pueden ser enzimas involucradas en sistemas de transporte activo o enzimas vinculadas a vías bioquímicas como la fotosíntesis o la respiración. Las proteínas también actúan como moléculas receptoras de otras moléculas como hormonas y neurotransmisores.
  • mi Glicoproteínas: proteínas que tienen una cadena de carbohidratos unida a ellas. La cadena de carbohidratos sobresale del exterior de la célula y es parte del sistema de reconocimiento celular.

Funciones de la membrana celular

Muchas de las funciones de la membrana celular de la superficie y las membranas alrededor de los orgánulos celulares son similares, aunque hay algunas que son específicas de la membrana externa.

  • Las membranas forman barreras parcialmente permeables entre la célula y su entorno, entre los orgánulos y el citoplasma y dentro de los orgánulos. Controlan el movimiento de sustancias tanto dentro como fuera de la célula y dentro y fuera de los orgánulos. En este control intervienen los poros proteicos permanentes y temporales, así como los sistemas de transporte activo temporal y permanente. Algunos canales tienen compuertas; pueden abrirse o cerrarse según las condiciones dentro o fuera de la celda, como se describe en la página siguiente.
  • Las membranas son el sitio de muchas reacciones químicas porque las enzimas involucradas están incrustadas en la estructura de la membrana. Las reacciones tienen lugar tanto en la membrana de la superficie celular como en las membranas de orgánulos como las mitocondrias y los cloroplastos.
  • Las membranas son importantes en el desarrollo de gradientes químicos y electroquímicos, por ejemplo, las que intervienen en los impulsos nerviosos y en la producción de ATP por quimiosmosis.
  • Las membranas son el sitio de identificación celular. Los marcadores de carbohidratos unidos a las glicoproteínas y glicolípidos junto con algunas proteínas de membrana actúan como antígenos, identificando una célula con otras células. Por ejemplo, este sistema permite que las células del sistema inmunológico identifiquen patógenos, células de otros organismos de la misma especie (por ejemplo, después de un trasplante de órgano), células corporales anormales (por ejemplo, células cancerosas) y toxinas producidas por patógenos.
  • Las membranas son el sitio de comunicación celular. La señalización celular tiene lugar entre las células a través de las moléculas receptoras de proteínas en la membrana de la superficie celular y dentro de las células, por ejemplo, en el paso de mensajes hormonales del cuerpo al núcleo de la célula y el movimiento del ARNm fuera del núcleo a través de los poros de la membrana nuclear. Este proceso se describe con más detalle más adelante.

Los poros de la membrana nuclear permiten que las sustancias químicas se muevan hacia el núcleo y que el ARNm se mueva hacia el citoplasma. (Imagen cortesía de Don W. Fawcett / Hector E. Chemes / Bernard Gilula (CC BY-NC-ND 3.0))

Actividad:

Use los materiales que elija, desde plastilina hasta botellas de plástico y más. Haga un modelo tridimensional de la membrana celular que pueda usarse para explicar la estructura y las funciones de esta asombrosa estructura.


Ver el vídeo: TODO SOBRE LA MEMBRANA PLASMÁTICA. ESTRUCTURA Y FUNCIONES (Junio 2022).


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