Membrana celular

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Biofísica de las membranas celulares
Responsable: Dr. Gustavo Guerin
Año: 2018
Membrana celular.
La membrana plasmática o citoplasmática es una estructura laminar que engloba a la célula y define sus limites. Ayuda a mantener el equilibrio entre el interior y exterior.
CARACTERISTICAS GENERALES
Liposolubilidad, soluble en grasas.
Doble capa lipídica en constante movimiento, teoría del mosaico fluido.
Separa el medio interno y externo y mantiene el equilibrio de sustancias.
Posee permeabilidad selectiva.
Esta compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos.
Son antipáticas, posee una porción hidrofilica y una porción hidrofóbica.
Son fluidas.
Presentan asimetría estructural y funcional.
Estructura.
La estructura mas aceptada es la del mosaico fluido.
Bicapa lipídica.
	Cabeza: Hidrofilica.
	Dos colas: Hidrofóbicas.
Proteínas integrales de membrana.
Proteínas extrínsecas.
Colesterol.
Composición.
Lípidos: complejos y simples.
	Lípidos complejos: Fosfolípidos y glucolipidos.
	Lípidos simples: colesterol.
Proteínas: Intrínsecas y extrínsecas.
Glúcidos: monosacáridos, polisacáridos.
COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR.
Propiedades
Liposolubilidad.
Fluidez
Asimetría.
Dinamismo.
Liposolubilidad: se debe a la bicapa lipídica
Fluidez: depende de la longitud de la cadena de ácidos grasos, el numero de doble enlace que hay en ellos y la temperatura.
Asimetría: cada una de la superficie de las membranas tiene diferente estructura y función
Dinamismo: tanto lípidos como proteínas tienen movimiento en la membrana
Movilidad y Fluidez
La característica principal de los lípidos es que tienen alta fluidez, que les permite mucho movimiento
La fluidez de la membrana causada por los lípidos, permite la permeabilidad selectiva de moléculas que atraviesan la membrana, además es imprescindible en algunos procesos metabólicos.
Tipos de movimientos
 Difusión lateral: Es el movimiento más común en los lípidos de membrana y es de una alta velocidad se difunde en toda la longitud de la membrana en unos pocos segundos.
Rotación y flexión: Son fenómenos observados pero de los cuales se sabe poco. Se podría pensar que es para facilitar en algunos casos la entrada de las moléculas en la célula y aumentar así la permeabilidad.
Flip-Flop: Permite el traspaso de los lípidos de una capa a la otra de la bicapa. Es un proceso muy lento y que consume mucha energía, ya que las cabezas polares de los fosfoglicéridos deben atravesar un medio apolar. Es imprescindible, para que se regenere la monocapa no citosólica.El movimiento de flip-flop es raro y ocurre sólo una vez por día.
Regulación de la fluidez
La fluidez de las bicapas lipídicas está controlada por varios factores. Esta regulación debe ser precisa para que no se detengan los procesos de transporte o enzimáticos, ya que se pueden detener si la viscosidad aumenta o baja más allá de un nivel límite. 
Por ello algunos mecanismos permiten controlar la fluidez. La composición de la membrana y la temperatura son los elementos que más interfieren en la viscosidad de la membrana.
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a,b,c son proteínas integrales de membrana (PIM)
d,e son proteínas ancladas en la mono capa -anclaje de glicosilfosfatidilinositol 
(GPI)
Funciones
PERMEABILIDAD SELECTIVA
ACTIVIDAD ENZIMATICA
INTERCAMBIO DE INFORMACION 
RECONOCIMIENTO
Tipos de proteínas de la membrana plasmática
Transporte a través de membranas
Se denomina así al proceso en el cual partículas pasan a través de la membrana celular utilizando macromoléculas proteicas a manera de vehículos.
Estas proteínas trasportadoras pueden tener, la capacidad de romper los enlaces de alta energía del adenosintrifosfato ATP, por lo cual el transporte mediado siempre adopta una de las siguientes modalidades.
A- Transporte activo primario
B- transporte activo secundario
C- Difusión facilitada
Transporte activo primario
Es el transporte de moléculas o iones por medio de proteínas transportadoras, con gasto de energía, en contra de un gradiente químico.
La proteína transportadora desdobla el ATP para trasloar la partícula al exterior de la célula, a pesar de que el ion se encuentre en mayor concentración en el espacio extracelular.
El proceso es importante para evitar el estallido celular.
Este proceso utiliza el 43% de la energía total del organismo
Bomba de sodio y potasio
Es una proteína ATPasa que transporta iones de sodio al exterior de la célula y en la fase opuesta de su ciclo transporta al interior iones potasio.
La proteína trasporta al espacio extracelular 3 iones de sodio, e ingresa al espacio intracelular 2 iones de potasio
Transporte activo secundario
*Transporte Activo Secundario: utiliza la energía almacenada a consecuencia de un TAP. Proporciona un vehículo para pasar las sustancias que no son solubles o con poca permeabilidad.
Cotransporte: El transporte activo de un ion crea un gradiente eléctrico que facilita el transporte simultaneo, en el mismo sentido y sin gasto de energía adicional. Ej.: transporte activo secundario de glucosa y aminoácidos en el epitelio intestinal
Contratransporte:: la energía que genera un ion al difundir a través de la membrana, es utilizada para transportar otras moléculas hacia la dirección opuesta. Ej.: Contratransporte sodio-hidrogeno.
Transporte pasivo
Difusión simple: Es un proceso espontáneo mediante el cual una sustancia se desplaza desde una región de concentración elevada a una de menor concentración(a favor de gradiente de concentración), Difusión Facilitada: Es el transporte que utiliza el transportador sin ningún gasto de energía. Solo puede ocurrir a favor de un gradiente de concentración . A través de una membrana permeable
Osmosis: Es el paso de agua entre dos compartimientos, del que tiene mayor concentración al de menor concentración, a través de una membrana semipermeable.
Presión osmótica: Es la fuerza que tiene una solución o dispersión para causar osmosis hacia el compartimiento en el cual, se encuentra. Se puede medir aplicando presión en sentido opuesto hasta detener la osmosis. Se expresa en mmhg
Primera ley de Fick
Determina la intensidad del movimiento por difusión
ds
dE
= D.A
dx
dC
Ds/dE : es velocidad de difusión
D : es el coeficiente de difusión de cada sustancia
A : es el área o superficie
dC : es la diferencia de concentración o gradiente químicos
dx : distancia o espesor de la membrana
Adolf Fick
Ley de Van’t Hoff
Sirve para medir la presión Osmótica
Van’t Hoff propuso que las soluciones diluidas tienen las mismas propiedades que los gases y estableció la ecuación que lleva su nombre.
La presión osmótica se mide en mmhg
n= C.R.T
n= Presión osmótica en atmosfera
C= Concentración osmolar en osmoles por litro
R= Constante universal de los gases = 0,082
T= temperatura absoluta (37ºC= 310k)
Equilibrio de Gibbs Donnan
Es el equilibrio que se observa a los lados de una membrana selectiva entre los iones que pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo, existe un ion no difusible a un lado de la membrana.
El fenómeno se debe a que los iones no difusibles, de mayor tamaño no acompañan la distribución que hubiere seguido los iones difusibles por si mismos, en consecuencia no pueden alcanzar el equilibrio quimico (a iguales concentración.
Dado a que los iones no difusibles no se mueven, deben hacerlo los iones difusibles de manera que se llegue a una condición de equilibrio.
Equilibrio de Gibbs Donnan
Ejemplo: 
Comp A
Na + 5Eq
Cl – 5 Eq
Comp B
Na + 5Eq
Cl- 5Eq
Si añadimos a uno de los compartimientos Iones no difusibles observaremos la siguiente secuencia de eventos:
1- Añadimos 5 equivalentes de proteinato de sodio este de disociara dando 5 equivalentes de proteinato y 5 de sodio.
Comp A
PrNa 5 Eq
NA + 5Eq
Cl- 5Eq
Comp B
Na + 5Eq
CL- 5Eq
2- La cantidad de iones será 10 Eq de Na, 5 Eq de CL- y 5 de prot en el comp A.
En el compartimiento B 5 Eq de NA, 5 Eq de CL-
3- por la diferencia de concentración los iones NA difundirán del comp. A al B
4- Como notodos los iones son difusibles el desplazamiento del Na se encuentra limitado por el hecho de que la carga eléctrica del comp. A quedara negativo. De manera que los iones sodio difundirán con una cantidad igual de CL. (carga contraria)
5- La difusión solo puede ocurrir hasta cierto punto, debido a que puede generar un gradiente en contra.
Comp A
Na + 10 Eq
CL- 5Eq
Prot -5Eq
Na + 5Eq
Cl- 5Eq
6- Este punto de equilibrio es el balance de las fuerzas químicas y eléctricas.
Formula
Cationes lado A/ Cationes lado B= Aniones lado B/ Aniones lado A
9/6= 1,5		6/4=1,5
Cationes x Aniones lado A= Cationes X Aniones lado B
9*4= 36	6*6= 36
Comp A
Na+ 9Eq
Cl- 4Eq
Prot- 5Eq
Na+ 6Eq
Cl- 6 Eq
Gracias