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§ Rodea!a!todas!las!células!
§ Define!el!límite!de!la!célula!y!separa!su!contenido!interno!del!medio!externo!
§ Determina!la!composición!del!citoplasma,!lo!que!define!la!identidad!de!la!célula!
§ Su!estructura!básica!es!la!bicapa!lipídica,!que!es!impermeable!a!la!mayoría!de!las!moléculas!
hidrosolubles!
§ El!paso!de!iones!y!la!mayor!parte!de!las!moléculas!orgánicas!a!través!de!la!membrana!plasmática!es!
mediado!por!proteínas,!que!son!las!responsables!del!trafico!selectivo!de!las!moléculas!tanto!al!interior!
como!al!exterior!celular!
§ Otras!proteínas!de!la!membrana!plasmática!controlan!las!interacciones!entre!las!células!de!los!
organismos!multicelulares!y!actúan!como!sensores!a!través!de!los!cuales!la!célula!recibe!señales!del!
medio!
§ Desempeña!un!papel!doble:!aísla!al!citoplasma!e!igualmente!media!las!interacciones!entre!la!célula!y!
su!medio!
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§ Está!constituida!por!lípidos!y!proteínas!
§ La!bicapa!lipídica!forma!una!barrera!estable!entre!dos!compartimientos!acuosos!
§ En!el!caso!de!la!MP,!estos!compartimientos!son!el!interior!y!el!exterior!celular!
§ Las!proteínas!embebidas!dentro!de!la!bicapa!llevan!a!cabo!las!funciones!específicas!de!la!MP,!
incluyendo!el!transporte!selectivo!de!moléculas!y!el!reconocimiento!intercelular!
BICAPA LIPIDICA
§ Las!membranas!de!las!células!animales!contienen!cuatro!fosfolípidos!principales:!
I. Fosfatidilcolina!
II. Fosfatidiletanolamina!
III. Fosfatidilserina!
IV. Fosfatidilinositol!
V. Esfingomielina!
§ Estos!fosfolípidos!se!distribuyen!de!manera!asimétrica!entre!las!dos!mitades!de!la!bicapa!de!la!
membrana!
§ La!capa!externa!está!compuesta!por!fosfatidilcolina!y!esfingomielina!
§ La!capa!interna!está!compuesta!por!fosfatidiletanolamina!y!fosfatidilserina!
§ La!esfingomielina!se!sintetiza!en!la!superficie!luminal!de!la!membrana!de!Golgi,!que!determina!su!
posición!en!el!lado!extracelular!de!la!MP!
§ Los!otros!fosfolípidos!se!sintetizan!en!el!retículo!endoplasmatico!
ESTRUCTURA
Membrana plasmatica
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§ Las!orientaciones!asimétricas!de!estos!fosfolípidos!en!la!MP!son!establecidas!por!transportadores!que!
translocan!selectivamente!fosfatidiletanolamina!y!fosfatidilserina!en!la!capa!interna!y!fosfatidilcolina!
en!la!capa!externa!
§ La!localización!de!fosfatidilserina!en!la!capa!interna!desempeña!un!papel!importante!en!la!muerte!
celular!programada!
§ Las!MP!contienen!glicolipidos!y!colesterol!
§ Los!glicolipidos!se!encuentran!exclusivamente!en!la!capa!externa!de!la!MP,!con!sus!residuos!
hidrocarbonados!expuestos!en!la!superficie!celular!
§ Son!componentes!minoritarios!
§ El!colesterol!es!un!componente!mayoritario,!estando!presente!casi!en!las!mismas!cantidades!molares!
que!los!fosfolípidos!
§ El!colesterol!tiene!una!estructura!de!un!anillo!rígido,!que!se!inserta!en!una!bicapa!de!fosfolípidos,!con!
su!grupo!hidroxilo!polar!cerca!de!los!grupos!delanteros!de!fosfolípidos!
§ El!colesterol,!al!presentar!más!afinidad!por!la!esfingomielina,!está!más!concentrado!en!la!capa!externa!
§ Bacterias!y!células!vegetales!no!contienen!colesterol!
§ La!estructura!de!los!fosfolípidos!es!la!responsable!de!la!actuación!de!las!membranas!como!barreras!
entre!dos!compartimientos!acuosos!
§ La!membrana!es!impermeable!en!moléculas!hidrosolubles,!incluyendo!iones!y!la!mayoría!de!las!
moléculas!biológicas!
§ Las!bicapas!de!los!fosfolípidos!que!se!encuentran!en!la!naturaleza!son!fluidos!viscosos,!no!solidos!
§ Los!ácidos!grasos!de!la!mayor!parte!de!!los!fosfolípidos!naturales!tienen!uno!o!más!enlaces!dobles!que!
dificultan!su!empaquetamiento!
§ Las!largas!cadenas!hidrocarbonadas!de!los!ácidos!grasos!se!mueven!libremente!en!el!interior!de!la!
membrana,!por!lo!que!la!membrana!es!ligera!y!flexible!
§ Los!lípidos!y!las!proteínas!son!capaces!de!difundir!lateralmente!dentro!de!la!membrana!
§ El!colesterol!interviene!en!la!formación!de!dominios!de!membrana!que!actúan!como!mediadores!en!la!
agrupación!de!diversas!proteinasen!la!MP!
§ El!colesterol!y!los!esfingolipidos!tienden!a!agregarse!en!pequeñas!placas!semisólidas!conocidas!como!
balsas!lipídicas!
§ Las!balsas!lipídicas!desempeñan!una!función!importante!en!la!compartimentalizacion!de!la!MP!en!
dominios!funcionales!discretos!
§ Las!proteinas!son!las!responsables!de!realizar!las!funciones!específicas!de!la!misma!
§ Las!MP!están!compuestas!por!un!50%!de!lípidos!y!un!50%!de!proteínas!
§ Las!proteínas!son!mucho!más!grandes!que!los!lípidos!
Modelo de mosaico fluido
§ Singer!y!Nicolson!propusieron!el!modelo!de!mosaico!fluido!
§ En!este,!las!membranas!se!contemplan!como!fluidos!bidimensionales!con!proteínas!introducidas!en!las!
bicapas!lipídicas!
§ Debido!a!su!inserción!en!una!bicapa!lipídica!fluida,!las!proteínas!y!los!lípidos!pueden!difundirse!en!
sentido!lateral!a!través!de!las!membranas!
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§ El!modelo!de!mosaico!fluido!se!mantiene!como!el!paradigma!básico!para!la!organización!de!todas!las!
membranas!biológicas,!aunque!hoy!se!reconoce!que!la!MP!está!compuesta!por!varios!dominios!
especializados!
Proteínas periféricas e integrales de membrana
§ Proteínas!que!se!disociaban!de!la!membrana!tras!el!tratamiento!con!agentes!polares,!como!soluciones!
de!PH!extremo!o!de!alta!concentración!salina,!que!no!rompen!la!bicapa!fosfolipidica!
§ Una!vez!disociadas,!son!solubles!en!tampones!acuosos!
§ No!se!insertan!en!el!interior!hidrofóbico!de!la!bicapa!lipídica,!sino!que!se!asocian!indirectamente!con!
las!membranas!a!través!de!las!interacciones!proteína-proteína!
§ Estas!interacciones!implican!enlaces!iónicos,!que!se!ven!afectados!por!el!PH!extremo!o!alta!salinidad!
§ Solo!pueden!ser!liberadas!mediante!tratamientos!que!rompan!la!bicapa!fosfolipidica!
§ Tienen!partes!que!se!insertan!dentro!de!la!bicapa!lipídica,!por!lo!que!solo!pueden!ser!disociadas!
mediante!agentes!que!alteren!las!interacciones!hidrofóbicas!
§ Los!agentes!más!comunes!son!los!detergentes,!que!son!moléculas!pequeñas!anfipaticas!que!contienen!
grupos!hidrofóbicos!como!hidrofilicos!
§ Las!porciones!hidrofóbicas!de!los!detergentes!desplazan!los!lípidos!de!membrana!y!se!unen!a!las!
porciones!hidrofóbicas!de!las!proteínas!integrales!de!membrana!
§ El!otro!extremo!de!la!molécula!de!detergente!es!hidrofilico,!por!lo!que!los!complejos!detergente-
proteína!son!solubles!en!soluciones!acuosas!
Proteínas transmembrana
§ Muchas!proteínas!integrales!son!proteínas!transmembrana,!que!atraviesan!la!bicapa!lipídica!con!partes!
expuestas!a!ambos!lados!de!la!membrana!
§ La!porción!de!las!proteínas!transmembrana!que!atraviesa!la!membrana!son!alfa!hélices!de!20!a!25!aa!
hidrofóbicos!que!se!insertan!dentro!de!la!membrana!del!retículo!endoplasmatico!durante!la!síntesis!de!
la!cadena!polipeptidica!
§ Estas!proteínas!se!transportan!en!vesículas!de!membrana!desde!el!retículo!endoplasmatico!al!aparato!
de!Golgi,!y!desde!allí!a!la!MP!
§ A!las!cadenas!polipeptidicas!se!les!añaden!grupos!carbohidrato,!por!lo!que!la!mayoría!de!las!proteínas!
transmembrana!son!glicoproteínas!con!sus!oligosacáridos!expuestos!en!la!superficie!de!la!célula!
§ Debido!a!su!carácter!anfipatico!y!la!necesidad!de!detergente!para!su!aislamiento,!es!difícil!conseguir!
que!estas!proteínas!cristalicen,!como!se!requiere!para!un!análisis!estructural!tridimensional!por!
difracción!de!rayos!X!
§ Se!han!determinado!más!de!400!proteínas!de!membrana!
Proteínas de anclaje GPI
§ Se!unen!a!la!MP!por!uniones!covalentes!a!lípidos!o!a!glicolipidos!
§ Se!unen!a!la!capa!externa!de!la!MP!mediante!anclajes!de!glicosilfosfatidilinositol!(GPI)!
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§ Los!anclajes!de!GPI!se!añaden!a!determinadas!proteínas!que!se!transfieren!al!retículo!endoplasmatico!y!
se!unen!a!la!membrana!por!una!región!C-terminal!transmembrana!
§ El!fragmento!transmembrana!se!enciende!cuando!se!añade!el!anclaje!de!GPI,!por!lo!que!estas!
proteínas!permanecen!unidas!a!la!membrana!solamente!por!el!glicolipido!
§ Las!cadenas!polipeptidicas!de!las!proteínas!ancladas!mediante!GPI!se!transfieren!al!retículo!
endoplasmatico,!son!glicosiladas!y!expuestas!en!la!superficie!de!la!célula!tras!ser!transportadas!a!la!MP!
§ Otras!proteínas!se!unen!a!la!capa!interna!de!la!MP!a!través!de!lípidos!asociados!por!enlace!covalente!
§ Las!partes!extracelulares!de!las!proteínas!de!la!MP!pueden!estar!fuertemente!glicosiladas!
§ Las!partes!de!carbohidratos!de!los!glicolipidos!están!expuestas!a!la!cara!externa!de!la!MP!
Glicocalix
§ La!superficie!de!la!célula!esta!revestida!por!una!cubierta!de!carbohidratos!conocida!como!glicocalix!
§ Está!formada!por!los!oligosacáridos!de!glicolipidos!y!glicoproteínas!
§ Protege!la!superficie!celular!del!estrés!iónico!y!mecánico!
§ Forma!una!barrera!ante!los!microorganismos!invasores!
§ Los!oligosacáridos!del!glicocalix!participan!en!diversas!interacciones!intercelulares!
DOMINIOS DE LA MP
§ La!movilidad!de!muchas!proteínas!de!membrana!está!limitada!
§ En!lugar!de!ser!uniformes,!las!membranas!están!compuestas!por!distintos!dominios!que!asumen!
importantes!cometidos!estructurales!y!funcionales!
§ Muchas!células!están!polarizadas,!con!diferentes!dominios!de!sus!membranas!plasmáticas!
responsables!de!realizar!distintas!actividades!
§ Las!MP!de!las!células!epiteliales!se!dividen!en!dominio!apical!y!basolateral,!que!tienen!funciones!
diferenciadas!
§ Para!mantener!estas!funciones!diferenciadas,!la!movilidad!de!las!proteínas!de!la!MP!debe!estar!
restringida!a!los!dominios!pertinentes!de!la!superficie!celular!!
§ La!formación!de!uniones!estrechas!entre!las!células!adyacentes!del!epitelio!sellan!el!espacio!entre!las!
células!y!sirven!como!barreras!para!el!movimiento!de!los!lípidos!y!proteínas!de!membrana!
§ Como!resultado,!las!proteínas!son!capaces!de!difundir!tanto!dentro!del!dominio!apical!como!del!
basolateral!de!la!MP,!pero!no!son!capaces!de!cruzar!de!un!dominio!a!otro!
§ La!movilidad!de!muchas!proteínas!está!limitada!como!consecuencia!de!la!asociación!con!el!
citoesqueleto!o!con!dominios!lipídicos!especializados!
§ Estas!limitaciones!han!llevado!a!nuevos!modelos!para!la!estructura!de!la!MP,!en!los!que!se!incluyen!las!
asociaciones!con!el!citoesqueleto!y!los!dominios!de!interacciones!lípido-proteína!especializadas!!
§ Las!proteínas!transmembranas!que!están!fijadas!al!citoesqueleto!no!solo!tienen!restricciones!en!su!
movilidad,!actúan!también!como!barreras!que!limitan!la!movilidad!de!otras!proteínas!de!membrana!
§ La!difusión!libre!de!algunas!proteínas!está!limitada!por!su!asociación!con!dominios!lipídicos!
especializados!
Balsas lipídicas
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§ La!esfingomielina,!los!glicolipidos!y!el!colesterol!forman!dominios!agrupados!conocidos!como!balsas!
lipídicas!
§ Son!pequeñas!estructuras!temporales!que!actúan!como!plataformas!en!las!que!pueden!concentrarse!
determinadas!proteínas!para!facilitar!sus!interacciones!
§ Están!enriquecidas!con!proteínas!ancladas!a!GPI!y!proteínas!transmembrana!que!intervienen!en!
diversas!funciones,!entre!ellas,!la!señalización!celular,!el!movimiento!de!las!células!y!la!endocitosis!
§ Interaccionan!también!con!el!citoesqueleto,!que!puede!estabilizar!las!balsas!y!dividir!aún!más!la!
membrana!plasmática!en!dominios!especializados!
Caveolas
§ “!pequeñas!cuevas”!
§ Son!un!subconjunto!de!balsas!lipídicas!que!fueron!identificadas!por!microscopia!electrónica!como!
invaginaciones!de!la!MP!
§ Formadas!por!oligomeros!de!la!proteína!de!membrana!llamada!caveolina,!que!interacciona!con!la!
proteína!citoplasmática!cavina!
§ La!caveolina!interacciona!con!colesterol,!y!para!la!formación!de!caveolas!se!necesita!un!alto!contenido!
de!colesterol!de!membrana!
§ Algunas!células!carecen!de!caveolas!detectables!
§ Se!relacionan!con!diversas!actividades,!como!la!endocitosis,!la!señalización!celular,!la!regularización!del!
transporte!de!lípidos!y!la!protección!de!la!MP!contra!el!estrés!mecánico!
TRANSPORTE DE MOLECULAS PEQUEÑAS
§ La!célula!mantiene!su!composición!interna!debido!a!que!la!MP!es!selectivamente!permeable!a!las!
moléculas!pequeñas!
§ Únicamente!los!gases,!las!moléculas!hidrofóbicas!(hormonas!esteroideas)!y!las!moléculas!pequeñas!
polares!pero!sin!carga!son!capaces!de!difundir!a!través!de!la!MP!
§ Las!moléculas!polares!grandes!no!cargadas,!como!la!glucosa,!son!incapaces!de!atravesar!la!MP!por!
difusión!pasiva.!Tampoco!lo!pueden!hacer!las!moléculas!cargadas!
§ El!transporte!de!estas!moléculas!a!través!de!la!membrana!requiere!la!participación!de!proteínas!de!
canal!y!transportadores!específicos!que!de!esta!forma!controlaran!el!tráfico!de!la!mayoría!de!las!
moléculas!dentro!y!fuera!de!la!célula!
Difusión facilitada
§ La!difusión!facilitada!implica!el!movimiento!de!las!moléculas!en!la!dirección!determinada!por!sus!
concentraciones!relativas!dentro!y!fuera!de!la!célula!
§ No!interviene!energía!
§ Las!moléculas!se!desplazan!a!través!de!la!membrana!en!la!dirección!determinada!por!sus!gradientes!de!
concentración!y,!en!el!caso!de!las!moléculas!cargadas,!por!el!potencial!electico!a!través!de!la!
membrana!
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§ Se!diferencia!de!la!difusión!pasiva!en!la!que!las!moléculas!transportadas!no!se!disuelven!en!la!bicapa!
fosfolipidica.!En!su!lugar,!su!tránsito!viene!mediado!por!por!proteínas!que!permiten!a!las!moléculas!
transportadas!atravesar!la!membrana!sin!interaccionar!directamente!con!su!interior!hidrofóbico!
§ Permite!a!las!moléculas!cargadas!y!a!las!polares,!como!carbohidratos,!aa,!nucleosidos!e!iones,!
atravesar!la!MP!
Proteínas transportadoras Y DE CANAL
§ Dos!clases!de!proteínas!interviene!en!la!difusión!facilitada:!proteínas!transportadoras!y!proteínas!de!
canal!
§ Las!proteínas!transportadoras!se!unen!a!las!moléculas!específicas!que!han!de!ser!transportadas!
§ Luego,!sufren!un!cambio!conformacional!que!permite!que!la!molécula!pase!a!través!de!la!membrana!y!
sea!liberada!al!otro!lado!
§ Las!proteínas!de!canal!forman!poros!abiertos!a!través!de!la!membrana!y!permiten!la!libre!difusión!de!
cualquier!molécula!del!tamaño!y!carga!apropiados!
§ Las!proteínas!transportadoras!son!las!responsables!de!la!difusión!facilitada!de!los!azucares,!aa!y!
nucleosidos!
§ La!entrada!de!la!glucosa!es!una!de!las!funciones!de!transporte!más!importantes!de!la!MP,!y!esta!es!
transportada!por!estas!proteínas!
§ Los!transportadores!de!glucosa!funcionan!alternándose!entre!dos!conformaciones!
§ En!la!primera,!el!sitio!de!unión!a!la!glucosa!se!sitúa!frente!al!exterior!de!la!célula!
§ La!unión!de!la!glucosa!a!este!sitio!induce!un!cambio!conformacional!en!el!transportador,!de!tal!manera!
que!el!sitio!de!unión!de!la!glucosa!ahora!se!sitúa!frente!al!interior!celular!
§ Entonces,!la!glucosa!puede!ser!liberada!en!el!citosol!y!el!transportador!recupera!su!conformación!
inicial!
§ La!mayoría!de!las!células!están!expuestas!a!concentraciones!de!glucosa!extracelulares!más!altas!que!las!
existentes!en!el!interior!de!la!célula,!por!lo!que!la!difusión!facilitada!da!lugar!a!un!flujo!neto!de!la!
glucosa!hacia!el!interior!
§ Una!vez!que!la!glucosa!es!captada,!se!metaboliza!rápidamente,!por!lo!que!la!concentración!intracelular!
de!glucosa!permanece!baja!y!la!glucosa!sigue!transportando!hacia!el!interior!celular!desde!el!fluido!
extracelular!
§ Debido!a!que!los!cambios!conformacionales!en!el!transportador!de!glucosa!son!reversibles,!la!glucosa!
puede!ser!transportada!en!la!dirección!opuesta!invirtiendo!los!pasos!
Canales iónicos
§ Las!proteínas!de!canal!forman!poros!abiertos!en!la!membrana,!permitiendo!a!las!moléculas!de!
pequeño!tamaño!y!carga!apropiada!pasar!libremente!a!través!de!la!bicapa!lipídica!
§ Las!porinas,!proteínas!de!canal,!permiten!el!libre!tránsito!de!iones!y!moléculas!polares!pequeñas!a!
través!de!las!membranas!externas!de!las!bacterias,!mitocondrias!y!cloroplastos!
§ Las!proteínas!de!canal!permiten!el!paso!de!moléculas!entre!las!células!conectadas!entre!sí!mediante!
uniones!de!tipo!“gap”!
!
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§ Las!acuoporinas!son!proteínas!de!canal!para!el!agua,!a!través!de!las!cuales!las!moléculas!de!agua!
pueden!cruzar!la!membrana!mucho!más!rápido!de!lo!que!pueden!difundir!a!través!de!la!bicapa!
fosfolipidica!
§ Las!acuoporinas!aumentan!el!flujo!de!agua!a!través!de!las!capas!de!células!epiteliales!
§ En!las!células!animales,!las!acuoporinas!mantienen!el!equilibrio!hídrico!en!el!cerebro!y!expulsan!el!
sudor!de!la!piel!
§ Las!acuoporinas!son!impermeables!a!los!iones!cargados,!por!lo!que!permiten!el!paso!libre!de!moléculas!
de!agua!sin!alterar!el!gradiente!electroquímico!de!la!MP!
§ Los!canales!iónicos!son!las!proteínas!de!canal!mejor!caracterizadas!
§ Intervienen!en!el!tránsito!de!los!iones!a!través!de!la!MP!
§ Están!presentes!en!las!membranas!de!todas!las!células!
§ El!transporte!a!través!de!los!canales!es!extremadamente!rápido!
§ Los!canales!iónicos!son!altamente!selectivos!debido!a!que!el!estrecho!poro!del!canal!restringe!el!paso!a!
aquellos!iones!de!un!tamaño!y!carga!apropiados!
§ Proteínas!de!canal!especificas!permiten!el!tránsito!de!Na+,!Ka+,!Ca2+!y!Cl-!a!través!de!la!membrana!
§ La!mayoría!de!los!canales!iónicos!no!se!encuentran!permanentemente!abiertos!
§ La!apertura!de!los!canales!iónicos!viene!regulada!por!puertas!que!se!abren!de!forma!transitoria!en!
respuesta!a!estímulos!específicos!
§ Los!canales!regulados!por!ligando!se!abren!en!respuesta!a!la!unión!de!neurotransmisores!u!otras!
moléculas!señal!
§ Los!canales!regulados!por!voltaje!se!abren!en!respuesta!a!variaciones!en!el!potencial!eléctrico!a!través!
de!la!MP!
§ El!flujo!de!los!iones!a!través!de!los!canales!de!membrana!depende!de!que!se!forme!un!gradiente!iónico!
a!través!de!la!MP!
§ Todas!las!células!tienen!bombas!iónicas!que!utilizan!la!energía!derivada!de!la!hidrolisis!del!ATP!para!
realizar!un!transporte!activo!de!iones!a!través!de!la!MP!
§ El!resultado!es!que!la!composición!iónica!del!citoplasma!es!sensiblemente!diferente!a!la!del!fluido!
extracelular!
§ Debido!a!que!los!iones!están!cargados!eléctricamente,!su!transporte!supone!que!se!establezca!un!
gradiente!eléctrico!a!través!de!la!membrana,!este!potencial!eléctrico!se!debe!a!las!bombas!iónicas!y!al!
flujo!de!los!iones!a!través!de!los!canales!que!estén!abiertos!en!la!MP!de!la!célula!en!reposo!
§ El!flujo!de!los!iones!a!través!de!la!membrana!está!dirigido!tanto!por!el!componente!de!la!concentración!
como!por!el!componente!del!voltaje!de!un!gradiente!electroquímico!
§ Existe!un!potencial!de!equilibrio!para!cada!ion!por!separado,!y!el!potencial!de!membrana!viene!
determinado!por!el!flujo!de!todos!los!iones!que!atraviesan!la!MP!
!
Receptor de acetilcolina de las células musculares
§ Es!uno!de!los!canales!más!conocidos!
§ La!unión!de!la!acetilcolina!abre!un!canal!que!es!permeable!tanto!al!Na+!como!al!K+!
§ El!flujo!combinado!del!Na+!y!K+!despolariza!la!membrana!de!la!célula!muscular!y!dispara!un!potencial!
de!acción!
!
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§ El!potencial!de!acción!causa!la!apertura!de!los!canales!de!Ca2+!regulados!!por!el!voltaje,!lo!que!
produce!un!aumento!del!Ca2+!intracelular,!que!será!la!señal!para!la!concentración!
!
Canales de Na+ y K+
§ regulados!por!voltaje!presentan!un!mayor!grado!de!selectividad!iónica!
§ Los!canales!de!Na+!son!más!de!10!veces!más!permeables!al!Na+!que!al!K+!
§ Los!canales!de!K+!son!más!de!mil!veces!más!permeables!al!K+!que!al!Na+!
§ La!selectividad!del!canal!del!Na+!se!puede!explicar!mediante!la!presencia!de!un!poro!estrecho!que!
actúa!como!un!filtro!de!tamaño!
§ Los!canales!de!K+!tienen!poros!estrechos,!que!impiden!el!paso!de!los!iones!mayores!
§ La!apertura!y!el!cierre!regulados!de!los!canales!iónicos!proporciona!a!las!células!un!mecanismo!sensible!
y!versátil!para!responder!a!diversos!estímulos!ambientales!
TRANSPORTE ACTIVO [HIDROLISIS DE ATP]
§ El!flujo!neto!de!las!moléculas!por!difusión!facilitada!siempre!es!energéticamente!favorable!en!la!
dirección!que!determine!el!gradiente!electroquímico!a!través!de!la!membrana!
§ La!célula!debe!transportar!moléculas!en!contra!de!su!gradiente!de!concentración!
§ En!el!transporte!activo,!se!utiliza!la!energía!proporcionada!por!otra!reacción!acoplada!(como!hidrolisis!
ATP)!para!dirigir!el!transporte!de!las!moléculas!en!la!dirección!energéticamente!desfavorable!
§ Las!bombas!iónicas,!que!son!las!responsables!de!mantener!el!gradiente!iónico!a!través!de!la!MP,!es!un!
transporte!activo!dirigido!directamente!por!la!hidrolisis!de!ATP!
§ La!concentración!de!Na+!es!diez!veces!superior!fuera!que!dentro!de!la!células!y!la!de!K+!es!mayor!
dentro!que!fuera!
§ Estos!gradientes!iónicos!se!mantienen!por!la!bomba!de!Na+-!K+,!que!utiliza!la!energía!derivada!da!de!la!
hidrolisis!de!ATP!para!transportar!Na+!y!K+!contra!sus!gradientes!electroquímicos!
§ Este!proceso!es!el!resultado!de!una!serie!de!cambios!conformacionales!de!la!bomba,!dirigidos!por!el!
ATP:!
- Los!iones!Na+!se!unen!a!sitios!de!alta!afinidad!dentro!de!la!célula.!Esta!unión!estimula!la!hidrolisis!
de!ATP!y!la!fosforilacion!de!la!bomba,!lo!que!induce!un!cambio!conformacional!que!expone!los!
sitios!de!unión!de!Na+!al!exterior!de!la!célula!y!reduce!su!afinidad!por!el!Na+.!!
- Como!consecuencia,!el!Na+!fijado!se!libera!en!los!fluidos!extracelulares.!Al!mismo!tiempo,!los!sitios!
de!unión!de!K+!de!alta!afinidad!se!exponen!sobre!la!superficie!celular!
- La!unión!de!K+!extracelular!a!estos!sitios!estimula!la!hidrolisis!del!grupo!fosfato!unido!a!la!bomba,!
lo!que!induce!un!segundo!cambio!conformacional,!exponiendo!los!sitios!de!unión!de!K+!al!citosol!y!
disminuyendo!su!afinidad,!por!lo!que!el!K+!es!liberado!al!interior!de!la!célula!
- La!bomba!tiene!tres!sitios!de!unión!para!el!Na+!y!dos!para!el!K+,!por!lo!que,!en!cada!ciclo,!se!
transportan!tres!Na+!y!dos!K+!a!través!de!la!MP!a!costa!de!una!molécula!de!ATP!
§ El!gradiente!establecido!de!Na+!por!la!bomba!también!se!emplea!para!dirigir!el!transporte!de!otras!
moléculas,!mantener!el!equilibrio!osmótico!y!el!volumen!celular!
§ La!bomba!establece!una!mayor!concentración!de!Na+!en!el!exterior!que!en!el!interior!de!la!célula!
!
!
§ El!flujo!de!K+!a!través!de!los!canales!abiertos!genera!un!potencial!eléctrico!a!través!de!la!MP!
§ Este!potencial!de!membrana,!a!su!vez,!dirige!el!Cl-!fuera!de!la!célula,!por!lo!que!la!concentración!del!Cl-!
es!casi!diez!veces!mayor!en!el!fluido!extracelular!que!en!el!citoplasma!
§ Estas!diferencias!de!concentración!equilibran!la!elevada!concentración!de!las!moléculas!orgánicas!
dentro!de!las!células,!igualando!la!presión!osmótica!y!previniendo!el!flujo!neto!de!agua!hacia!el!interior!
Transportadores ABC
§ Son!la!mayor!familia!de!transportadores!de!membrana!
§ Se!caracterizan!por!unos!dominios!de!unión!a!ATP!altamente!conservados,!o!cajas!de!unión!a!ATP!(ATP-!
binding!cassettes,!ABC)!
§ Actúan!como!importadores!que!aportan!nutrientes!a!las!células!o!como!exportadores!que!bombean!las!
sustancias!toxicas!fuera!de!las!células!
§ Están!compuestos!por!dos!dominios!de!unión!a!ATP!y!dos!dominios!transmembrana!
§ Su!sitio!de!unión!al!sustrato!alterna!entre!orientaciones!hacia!el!exterior!y!hacia!el!interior,!
dependiendo!de!la!unión!a!ATP!y!de!la!hidrolisis!
§ Para!un!importador,!el!transportador!unido!a!ATP!está!orientado!hacia!el!exterior!y!se!une!a!su!
sustrato!fuera!de!la!célula!
§ La!hidrolisis!de!ATP!a!ADP!modifica!la!conformación!del!transportador,!de!manera!que!ahora!apunta!
hacia!el!interior!y!libera!su!sustrato!en!el!citoplasma!
§ El!transportador!utiliza!la!energía!libre!almacenada!como!ATP!para!controlar!la!composición!interna!de!
la!célula!
§ Es!el!producto!de!un!gen!que!hace!resistencia!a!las!células!cancerosas!a!varios!fármacos!empleados!en!
quimioterapia!
§ Se!suele!alcanzar!un!alto!nivel!de!expresión!de!los!transportadores!MDR!en!las!células!cancerosas,!
donde!reconocen!a!diversos!fármacos!y!los!bombean!hacia!el!exterior!de!los!células!
§ Esto!hace!a!las!células!cancerosas!resistentes!a!un!amplio!espectro!de!agentes!quimioterapéuticos!y!
supone!un!obstáculo!importante!para!un!tratamiento!eficaz!del!cáncer!
§ El!ABC!es!el!responsable!de!la!fibrosis!quística!!
§ El!producto!de!este!gen!regulador!transmembrana!de!la!conductancia!de!la!fibrosis!quística!!o!CFTR,!
actúa!como!un!canal!de!Cl-!en!las!células!epiteliales!y!la!característica!de!este!enfermedad!es!un!
transporte!defectuoso!de!Cl-!
§ El!canal!de!Cl-!CFTR!parece!requerir!tanto!la!hidrolisis!de!ATP!como!una!fosforilacion!dependiente!de!
AMPc!para!poder!abrirse!
§ La!mayoría!de!los!casos!de!fibrosis!quística!son!el!resultado!de!una!sola!mutación!puntual!en!el!CFTR!
que!interfiere!con!el!correcto!plegado!de!la!proteína!
TRANSPORTE ACTIVO [GRADIENTES IONICOS]
§ Las!bombas!iónicas!y!los!transportadores!ABC!utilizan!la!energía!derivada!de!la!hidrolisis!de!ATP!para!
transportar!moléculas!contra!su!gradiente!electroquímico!
§ Otras!moléculas,!se!transportan!en!contra!de!sus!gradientes!empleando!energía!derivada!de!acoplar!el!
transporte!de!una!segunda!molécula!en!la!dirección!favorable!energéticamente!
!
!
§ El!gradiente!de!Na+!que!establece!la!bomba!de!Na+-K+!proporciona!una!fuente!de!energía!que!se!
emplea!con!frecuencia!para!alimentar!el!transporte!activo!de!azucares,!aa!e!iones!en!las!células!de!
mamíferos!
§ Simporte:!transporte!de!dos!moléculas!en!la!misma!dirección!
§ Uniporte:!transporte!de!una!única!molécula!
§ Antiporte:-dos!moléculas!se!transportan!en!direcciones!opuestas!
!
!
!
§ El!material!que!se!va!a!introducir!es!rodeado!por!una!porción!de!la!MP!que!luego!se!invagina!para!
formar!una!vesícula!que!contiene!el!material!ingerido!
§ Es!la!entrada!de!fluidos!o!macromoléculas!en!pequeñas!vesículas!
§ La!primera!de!estas!actividades!es!la!fagocitosis!(acción!celular!de!comer)!y!ocurre!en!tipos!
especializados!de!células!
!
FAGOCITOSIS
§ Las!células!engullen!partículas!grandes!como!bacterias,!desechos!células!o!células!intactas!
§ La!unión!de!la!partícula!a!los!receptores!sobre!la!superficie!de!la!célula!fagocitica!dispara!la!extensión!
de!pseudopodos-!un!movimiento!de!la!superficie!celular!
§ Los!pseudopodos!acaban!rodeando!a!la!partícula!y!sus!membranas!se!funden!para!formar!una!gran!
vesícula!intracelular!llamada!fagosoma!
§ Los!fagosomas!se!fusionan!con!los!lisosomas,!dando!lugar!a!los!fagolisosomas,!en!los!que!el!material!
ingerido!se!dirige!por!la!acción!de!las!hidrolasas!acidas!lisosomales!
§ La!ingestión!por!fagocitosis!de!partículas!grandes!desempeña!papeles!distintos!en!los!diferentes!tipos!
de!células!
§ La!macropinocitosis!es!la!captación!de!líquidos!extracelulares,!en!lugar!de!partículas,!en!vesículas!
grandes!
§ La!macropinositosis!se!produce!por!movimientos!basados!en!actina!de!la!MP,!que!conducen!a!la!
formación!de!lamelipodios!(proyecciones!a!modo!de!lámina!de!la!MP)!
§ Los!lamelipodios!suelen!retraerse!en!el!citoplasma!
§ A!veces,!se!curvan!en!forma!de!copas!abiertas!en!la!MP,!lo!cual!puede!seguirse!de!una!fusión!de!
membrana!para!formar!una!gran!vesícula!intracelular!
ENDOCITOSIS MEDIADA POR CLATRINA
§ Constituye!un!mecanismo!para!la!captación!selectiva!de!macromoléculas!especificas!
§ El!material!extracelular!se!introduce!en!vesículas!de!transporte,!que!transportan!su!carga!a!los!
endosomas!y!lisosomas!
§ Los!mecanismos!de!selección!de!la!carga,!formación!de!las!vesículas!y!fusión!de!las!vesículas!implicadas!
en!la!endocitosis!son!similares!a!los!del!transporte!de!vesículas!en!vía!secretora!
ENDOCITOSIS
!
!
§ Las!macromoléculas!que!se!internaran!se!unen!a!receptores!específicos!de!la!superficie!celular!y!se!
concentran!en!regiones!especializadas!de!la!MP!denominadas!invaginaciones!recubiertas!de!clatrina!
§ Las!señales!de!internamiento!de!estos!receptores!se!unen!a!las!proteínas!adaptadoras!citosolicas,!que!
a!su!vez!se!unen!a!la!clatrina!en!la!cara!citosolica!de!la!membrana,!en!un!proceso!similar!a!la!formación!
de!vesículas!que!se!desprenden!de!la!red!Golgi!trans!
§ La!clatrina!se!ensambla!en!una!estructura!tipo!cesta!que!distorsiona!la!membrana!formando!fosas!
invaginadas,!que!se!desprenden!de!la!membrana!para!dar!lugar!a!las!vesículas!recubiertas!de!clatrina,!
en!cuyo!interior!se!encuentran!los!receptores!y!las!macromoléculas!a!las!que!están!unidos!
§ La!dinamia!unida!a!Gtp!es!muy!importante!para!la!formación!de!vesículas!
§ La!endocitosis!mediada!por!clatrina!produce!la!captación!no!selectiva!de!líquidos!extracelulares!y!su!
contenido,!además!de!la!internalización!de!macromoléculas!especificas!
§ Tras!su!internalización,!las!vesículas!revestidas!de!clatrina!se!despojan!rápidamente!de!sus!
revestimientos!y!se!fusionan!con!endosomas!tempranos,!en!los!que!su!contenido!se!ordena!para!
reciclaje!en!la!MP!o!para!transporte!a!los!lisosomas!
§ Los!endosomas!tempranos!mantienen!un!PH!interno!acido,!lo!que!provoca!que!muchos!ligandos!se!
disocien!de!sus!receptores!en!el!endosoma!temprano!
§ Tras!este!desacoplamiento,!los!receptores!y!sus!ligandos!pueden!transportarse!a!destinos!
intracelulares!diferentes!
§ Reciclarse!a!la!MP!es!el!destino!principal!de!las!proteínas!de!membrana!captadas!por!endocitosis!
mediada!por!clatrina!y!muchos!receptores!se!devuelven!a!la!MP!tras!disociarse!de!sus!ligandos!en!los!
endosomas!tempranos!
§ El!reciclaje!de!estos!receptores!supone!la!continua!internalización!de!sus!ligandos!
ENDOCITOSIS INDEPENDIENTE DE CLATRINA
§ No!implica!la!selección!de!receptores!específicos!de!la!MP!o!la!formación!de!vesículas!recubiertas!
§ Una!vía!de!esta!endocitosis!es!la!macropinocitosis!
§ La!internalización!de!caveolas!aporta!otro!mecanismo!de!endocitosis!independiente!de!clatrina!
§ La!función!es!el!recambio!gradual!de!proteínas!de!MP!a!través!de!la!captación!y!degradación!en!
lisosomas!
Pinocitosis
§ Ingreso!de!agua,!solutos!y!macromoléculas!que!hacen!todas!las!células!del!cuerpo!
§ Pinocitosis!inespecífica:!se!forman!depresiones!en!la!membrana!llamada!caveolas!por!donde!se!ingresa!
a!la!célula!agua!y!solutos.!No!está!regulada!y!se!hace!constantemente!
§ Pinocitosis!especifica:!endocitosis!mediada!por!receptor!
!
!
!
§ Sistema!por!medio!del!cual!la!célula!envía!macromoléculas!al!exterior!celular!y!a!la!MP!
§ Todas!las!proteínas!presentes!en!la!MEC!de!cualquier!tejido!son!producidas!por!la!célula!y!enviadas!al!
exterior!por!medio!de!este!mecanismo!
EXOCITOSIS
!
!
§ Constitutiva:!la!vesícula!de!secreción!sale!del!Golgi!y!viaja!a!la!MP,!fusionándose!con!ella.!Es!una!
producción!constante!de!material!celular!
§ Regulada:!la!vesícula!sale!del!Golgi!y!viaja!hacia!la!MP,!pero!se!detiene!cerca!de!ella,!formando!las!
vesículas!de!almacenamiento.!Para!fusionarse!con!la!membrana,!debe!venir!una!señal!del!exterior!
!
§ 6 PASOS
- Etapa-ribosómica:!comienza!en!el!citosol!en!ribosomas!libres,!y!la!presencia!del!péptido!señal!hace!
que!los!polirribosomas!se!adhieran!al!REG!
- Etapa-cisternal:!corresponde!al!ingreso!de!la!proteína!sintetizada!al!interior!del!REG!
- Etapa-de-transporte-intracelular:!transporte!de!la!proteína!dentro!del!REG!!hacia!los!elementos!
transicionales!y!de!ahí!al!aparato!de!Golgi!
- Etapa-de-concentración-y-acumulación-intracelular-de-la-proteína-secretora:!las!vacuolas!de!
concentración!se!transforman!en!gránulos!de!zimógeno!por!un!aumento!progresivo!y!una!
concentración!progresiva!de!su!contenido.!El!zimógeno!es!la!proteína!inactiva!
- Etapa-de-exocitosis:!comprende!e!movimiento!de!las!vesículas!hacia!la!MP,!la!fusión!de!ambas!y!la!
descarga!del!producto!hacia!el!exterior.!Dicho!proceso!es!altamente!requirente!de!calcio!y!de!ATP!
!
!
TP 13 COOPER [cancer].pdf
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