1. Modelos de organización celular: procariota y eucariota




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ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA (Modelo de mosaico fluido).



Según el modelo de mosaico fluido propuesto en 1972, Singer y Nicholson, la membrana es una estructura fluida -y no rígida, como se pensaba antiguamente- compuesta por una doble capa de lípidos a la cual se asocian moléculas proteicas, que se sitúan en las dos caras de la superficie de esta bicapa lipídica, bien total o parcialmente englobadas en ella, en la que todas las moléculas se pueden mover. Como los lípidos y las proteínas se disponen en mosaico y pueden desplazarse lateralmente, esta estructura recibe el nombre de mosaico fluido. El modelo de mosaico fluido presenta las siguientes características:

  • L
    a membrana está formada por una bicapa lipídica asociada con proteínas.

  • Las moléculas lipídicas son anfipáticas, disponiéndose las zonas polares hacia el medio acuoso externo e interno y las zonas polares hacia el interior, dando lugar a la bicapa lipídica de las membranas.

  • Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente (membrana fluida).

  • Los lípidos y las proteínas integrales se disponen en mosaico.

  • Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes: lípidos, proteínas y glúcidos.

  • Ejercicio: Pon los nombres de los componentes de la membrana


3. FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.



Estudiaremos las 3 funciones más importantes que son la función de intercambio de sustancias (difusión simple, difusión facilitada y transporte activo), la función de formación e intercambio de vesículas (endocitosis y exocitosis) y la función de comunicación celular (receptores).

FUNCIÓN DE INTERCAMBIO DE SUSTANCIAS



La membrana plasmática debe permitir el intercambio de moléculas necesarias para la vida celular, es decir, la entrada de nutrientes necesarios para producir el metabolismo (conjunto de todas las reacciones químicas) celular y la salida de desechos producidos durante el metabolismo celular. La doble capa lipídica deja pasar con facilidad las moléculas apolares de pequeño tamaño como lípidos, pero es impermeable a sustancias polares como iones, aminoácidos...Hay sustancias polares como el agua o la urea que pueden atravesar la membrana al tener muy baja masa molecular (muy poco tamaño). Las proteínas, mediante permeabilidad selectiva, permiten el paso de sustancias polares de pequeño tamaño determinando los tipos, las cantidades y los momentos de este proceso (la membrana regula lo que tiene que pasar, cuando tiene que pasar y en qué cantidad).

En general, el paso a través de la membrana de moléculas de pequeño tamaño se puede realizar de dos formas: por transporte pasivo que se realiza sin gasto de energía, debido a que es un transporte a favor del gradiente de concentración; y por transporte activo que comporta consumo de energía al ser un transporte en contra del gradiente de concentración de la sustancia a transportar.



Transporte pasivo



Es un proceso espontáneo de difusión de sustancias porque se produce a favor del gradiente (ya sea gradiente de concentración o gradiente eléctrico), es decir, desde el medio más concentrado hacia el medio menos concentrado. No requiere consumo de energía. Existen varios tipos:


  • D
    ifusión simple
    : Sucede cuando las moléculas son solubles en la membrana y la atraviesan directamente como por ejemplo lípidos, O2, CO2, urea, etanol... La difusión simple se realiza a través de la bicapa o por canales proteicos, los lípidos, O2, CO2, urea, etanol... pasan a través de la bicapa y los iones como Na+, K+, Ca2+ y Cl- pasan a través de proteínas canal que son proteínas transmembranosas con un orificio o canal interno por donde pasan los iones. Estos canales están cerrados hasta que reciben una señal adecuada. Estas señales pueden ser bien sustancias químicas como neurotransmisores u hormonas, que se unen a un receptor de la proteína canal y esta unión produce la apertura del canal, son los canales iónicos dependientes de ligando, o bien, la señal que produce la apertura del canal de la proteína sea eléctrica, si se producen variaciones en el potencial eléctrico de la membrana, son los canales iónicos dependientes de voltaje. Recordar del año pasado los canales de sodio y los canales de potasio que eran responsables de la transmisión del impulso nervioso (despolarización los de sodio y repolarización los de potasio).




  • D
    ifusión facilitada
    : Sucede cuando las moléculas no son solubles en la membrana, no pudiendo atravesarla directamente. Se transportan moléculas polares como aminoácidos, glúcidos, nucleótidos...y el transporte se lleva a cabo gracias a la intervención de proteínas transmembranosas específicas para cada sustrato, que lo arrastran hacia el interior o exterior de la célula según sea el gradiente. Son las denominadas proteínas transportadoras o permeasas. Algunos autores incluyen el transporte a través de proteínas canal en difusión facilitada, porque es también una proteína la que facilita el transporte y porque se transporta sustancias polares que serían insolubles en la membrana si no existiera la proteína canal. Se diferencia de la difusión a través de canales porque tiene mayor especificidad, lo que permite el transporte de moléculas más grandes (aminoácidos, glucosa, sacarosa...en vez de iones) y no depende solo de la diferencia de concentración del sustrato, sino también del grado de saturación de las permeasas. Aproximadamente la mitad de los libros incluye el transporte a través de proteínas canal en difusión facilitada y la otra mitad en difusión simple, vosotr@s estudiarlo como os resulte más fácil, está bien de las 2 maneras.



Transporte activo




S
e realiza en contra de gradiente (ya sea gradiente de concentración o eléctrico) e implica un consumo de energía, que es aportada por moléculas de ATP. El transporte activo lo realizan determinados tipos de proteínas de membrana denominadas bombas. El ejemplo más conocido es la bomba de sodio-potasio (dibujo de la izquierda), es una proteína transmembranosa que utiliza la energía obtenida por la hidrólisis de cada ATP (dando ADP) para introducir en la célula dos iones K+ y sacar tres iones de Na+. De este modo, contribuye a controlar la presión osmótica intracelular y el potencial de membrana (se hace más negativo el interior celular, mientras que el exterior más positivo).
Completa la tabla:


Mecanismo de transporte

A través de la bicapa lipìdica

A través de proteínas canal

A través de permeasas

Mediante bombas

A favor o en contra del gradiente de concentración













¿Requiere gasto de ATP?












Requiere proteína












Nombre del transporte y tipo si procede












Ejemplo de moléculas transportadas















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