Tema 11 - Membranas biológicas
Componentes, estructura, función y propiedades.
Dominios funcionales.
Transporte a través de membranas.
Energética del transporte.
Cap.10: pp. 165-172, 174
Complementad con materia de la asignatura "Biología"
Funciones
Barrera hidrófoba
- Delimitar, contener
- envoltura de la célula
- orgánulos, compartimentos subcelulares
- especialización, separación de reacciones
- Controlar el tránsito
- sustancias que pueden/deben entrar y salir
- transporte regulado a través de la membrana
- Organizar secuencias de reacciones
- transporte electrónico en la mitocondria y el cloroplasto
- Detección de cambios en el entorno, señales
- “transducción” de la señal: respuesta intracelular
Estructura
(recordar) Efecto hidrófobo
Micelas y bicapas
de Feduchi fig.4-2
Componentes y distribución
“modelo del mosaico fluido” (Singer y Nicholson)
- Asociaciones no covalentes
- Lípidos en bicapa
- fosfoglicerolípidos
- fosfoesfingolípidos
- glicolípidos (glicocálix)
- colesterol
- Proteínas
- insertadas en la bicapa
- asociadas a su superficie
- Fluidez, dinamismo
- Composición variable cuadro 11.5
Propiedades
- Fluidez
figs. 4-6, 4-7
- Fosfolípidos con ácidos grasos insaturados aumentan la fluidez
- Saturados: se empaquetan mejor, menor fluidez. Insaturados: mayor fluidez.
- Colesterol modula la fluidez, dependiendo de las condiciones:
- con saturados: desorganiza el empaquetamiento, aumenta la fluidez
- con insaturados: rellena, mejora el empaquetamiento, reduce la fluidez
- (im)permeabilidad
- permeabilidad selectiva: moléculas pequeñas y poco polares
- Transportadores (proteínas)
- “Canales” (proteínas) selectivos. P.ej. acuaporinas
- Autosellante
- reparación
- fusión de membranas
- Asimetría
figs. 4-8
- composición diferente en ambas semicapas (asimetría)
- p.ej., más carga negativa en la cara interior (PS, PI)
- potencial de membrana
Proteínas de membrana
Identidad y funciones diversas y específicas.
Clasificación por su topología:
- integrales o intrínsecas
- insertadas en la bicapa (parte hidrófoba)
- si la atraviesan: transmembranales: receptores (de hormonas, neurtransmisores, ...),
transportadores,
canales
- difíciles de extraer (con detergentes o disolventes orgánicos, desensamblado completo de la membrana)
- periféricas o extrínsecas
- interacciones con superficie polar de la bicapa
- interacciones con proteínas integrales
- más fáciles de separar (p.ej., con sales)
- anclajes covalentes con lípidos
- (aa.gg.) palmitoilo, miristoílo
- (isoprenoides) geranilgeranilo, farnesilo
- anclaje GPI (glicosilfosfatidiliinositol
Dominios funcionales: balsas lipídicas
Regiones organizadas de modo más estable, menos fluido. Cara externa de la membrana. fig.11.29
Predomina colesterol, esfingolípidos y ciertas proteínas.
Implicadas en exocitosis, endocitosis, transducción de señales.
Transporte a través de la membrana
Permeabilidad selectiva:
- gases y moéculas hidrófobas: pasan libremente
- moléculas polares pequeñas: poco
- moléculas polares grandes: apenas
- iones: no pasan
Necesidad de proteínas transportadoras
- Permeasas, canales, bombas …
- Clase EC 7: translocasas
Tipos: fig.10-7
- Difusión simple
(moléculas pequeñas, apolares)
- Difusión facilitada
(con transportador) fig.10-8
- Transporte activo
primario
- Transporte activo
secundario (con 2 transportadores coordinados)
Características:
- ¿Con o sin transportador?
- ¿A favor o en contra de gradiente?
- ¿Con o sin aporte de energía?
Tipos de transporte (mecanismos):
|
|
transporte pasivo |
transporte activo |
|
|
a favor de gradiente
 |
contra el gradiente
 |
| no mediado: sin transportador |
difusión simple |
(imposible) |
| mediado: con transportador |
común a
A,B,C: |
difusión facilitada
(transporte pasivo mediado) |
con gasto energético
a) transporte primario
b) transporte secundario |
| 3 modos: |
A) transporte simple, uniporte
—un solo soluto— |
B) cotransporte paralelo, simporte
—dos solutos, en el mismo sentido— |
C) cotransporte antiparalelo, antiporte
—dos solutos, en sentidos opuestos— |
Detalles con animaciones:
Canales regulados (difusión facilitada)
fig.10.9
- Canales iónicos
- regulados por un compuesto químico (señal) ej.: canal de Na+ regulado por acetilcolina
- regulados por voltaje ej.: canal de Na+ y canal de K+
- regulados por fosforilación (en dominio intracelular)
- regulados por presión (mecanosensibles)
- despolarización, repolarización: transmisión del impulso nervioso y señal para la contracción muscular
- “potencial de membrana” = ΔV entre ambos lados
Transporte activo (bombas)
fig.10.10, 10.11
Primario: ej.; bomba Na+-K+ (= Na+-K+ ATPasa) saca 3 Na+, introduce 2 K+, hidroliza un ATP
Secundario: ej.: transporte de Na+ y glucosa en las células del túbulo renal
| Estructura: |
Esquema del transporte: |
 |
 |
| CC-by-SA , Boumphreyfr & Miguelferig |
CC-by-SA , A. Herráez |
Membrana mitocondrial
p.174
Doble membrana. Permeabilidad.
Compartimentos mitocondriales y componentes.
- Membrana externa
- ~35% proteínas
~65% lípidos
Bastante permeable: canales proteicos de porina, transmembranal, poco selectiva, deja pasar <10 kDa
- Espacio intermembranal
- Membrana interna
- ~80% proteínas
~20% lípidos
Con crestas (invaginaciones) Muy impermeable; sólo transportadores específicos.
Todas las proteínas del TEM y la ATP sintasa.
- Matriz mitocondrial (o estroma mirocondrial)
- Enzimas del ciclo de Krebs.
Enzimas de la β-oxidación de ácidos grasos.
mtDNA, mtRNA, ribosomas
-(fin)-
ejemplo (translocasa de ATP y ADP)
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para verlo animado)