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Membranas biológicas

Membrana plasmática: mantener la diferencia entre el medio extracelular y el citoplasma

Endomembranas: delimitan las organelas manteniendo la la diferencia entre al luz de la organella y el citoplasma.

Walter Berón

La integridad de estas membranas permite el funcionamiento de la células y sus organelas

Objetivos del aprendizaje

• Entender cómo las membranas biológicas relacionan dos ambientes diferentes.

• Analizar la estructura de las membranas biológicas

• Analizar la composición de las membranas

• Analizar las propiedad de las membranas biológicas

• Analizar los diferentes tipos de proteínas de membrana

• Interpretar el rol fisiológico de las membranas biológicas

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Temas relacionados:

- Transporte de membranas biológicas

- Transportadores de membranas biológicas

- Transporte vesicular

Sistema de endomembranas

Vía endocítica Vía exocítica

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ESTRUCTURA DE MEMBRANA

Composición: GR: 40% lípidos y 60% proteínas

Bicapa lipídica: se determinó en 1925

Visualización por microscopía electrónica en 1955

David Robertson: Unidad de membrana Dos capas oscuras que encierran una capa clara (microscopía electrónica)(en total 70-85 Å de espesor; 1Å angstrom= 0,0001 µm).

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Membranas: microscopía electrónica

Composición GR: 40% lípidos y 60% proteínas

Bicapa lipídica: se determinó en 1925

Visualización por microscopía electrónica en 1955

- Modelo “Sandwich”: (proteína-lípido-proteína)Davson-Danielli en 1935

- Modelo Mosaico Fluido: Singer-Nicholson en 1972.

ESTRUCTURA DE MEMBRANA

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Davson - Danielli

Singer - Nicolson

Modelos de membrana

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Fosfolípido

Bicapa lipídica

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Colesterol

colesterol

Asimetría en la composición lipídica de las hemimembranas

30 20 10 0 10 20 30

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GlicolípidosFosfolípidosAsimetría de los lípidos de la membrana

Asimetría de la bicapa lipídica en la membrana

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Origen Eritrocito Mielina MitocondriaFosfatidil etanolamina 18 15 17Fosfatidil serina 7 9 5Fosfatidil colina 17 10 40Esfingomielina 18 8 5Glicolípidos 3 28 0Colesterol 23 22 6Otros 13 8 27

Composición lipídica de distintas membranas

Composición lipídica de las membranas de organelas

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Micelas:- Función no bien caracterizada

- Se pueden formar cuando la cantidad de lípidos

es baja con relación a la del H2O

- Se pueden formar en regiones de inestabilidad de

membrana: Fusión de membranas? Liposomes:- Vesículas de doble capa lipídica (≈ partículas de LDL)

- Se forma por sonicación en solución acuosa

- Utilizadas en medicina: transporte de drogas, ácidos

nucleicos, anticuerpos

Conformaciones lipídicas alternativas

Funciones de las proteínas de membrana

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Proteínas de la membrana

Proteínas extrínsecas o periféricas

Proteínas intrínsecas

Proteínas en la membrana plasmática

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Tipos de proteínas integrales de membrana

Formas de asociación de las proteína con la membrana

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Proteínas de membrana ancladas por modificaciones lipídicas

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Proteínas ancladas por GPI

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Barriles beta

Receptor en E colipara bacteriófagos

Lipasa de E. coli Porina de Rhodobacteriumcapsulatum

Transportador de Fe en E. coli

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Estructura de la membrana

glicolípidos

carbohidratos

glicoproteínas

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Células epiteliales de intestino: glicocálix

Distribución de las proteínas en la membrana: Criofractura

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Cara P Cara E

Criofractura de membrana de glóbulo rojo

Criofractura: núcleo

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Célula epitelial intestinal con microvellosidades

Criofractura de células epiteliales intestinales

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Criofractura: zónula ocludens (tight junction) del epitelio gástrico

Transmisión Criofractura

Células exócrinas del pancreas

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PROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS

- Fluidez

- Permeabilidad selectiva

PROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS

I) Fluidez:

- temperatura: a > temperatura >fluidez

- insaturaciones en AG: > N° insaturaciones >fluidez

- longitud de la cadena de AG: > longitud < fluidez

- colesterol: a > concentración < fluidez

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Fluidez de la membrana

Movimiento de los lípidos en la membrana

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Demostración experimental de la fluidez de la membrana

● Fenómeno del capuchónOtros métodos para demostrar la fluidez:

Célula incubada a 4°C con anticuerposfluorescentes verdes

Célula incubada a 37°C

E

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FRAP: Fluorescence Recovery After Photobleaching

FLIP: Fluorescence Loss in Photobleaching

Restricción a la movilidad de las proteínas

• proteínas del citoesqueleto

• interacción célula-célula

• agregados

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Spectrin filaments

Junctionalcomplex

Ankyrin

Proteínas del citoesqueleto: cara citoplasmática de la membrana: GR

PROPIEDADES DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS

II) Permebilidad selectiva:

- Difunden fácilmente: - moléculas pequeñas (H2O)- gases: N2, O2, CO2- urea, etanol, metanol

- No atraviesan: glucosa, iones

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● Transporte a través de la membrana: transportadores

● Transporte mediado por la membrana: transporte vesicular

- Bruce Alberts, Dennis Bray, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and James D. Watson. Molecular Biology of the Cell. 3th

edition (1994).Garland Publishing, Inc. -Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter. Molecular Biology of the Cell, 4th edition (2002). Ed. Garland Science-Bruce Alberts, Dennis Bray, Karel Hopkin, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts and Peter Walter. Introducción a la Biología Celular. 3ª Edición (2011). Editorial Médica Panamericana. -Harvey Lodish, Arnold Berk, Chris A. Kaiser, Monty Krieger, Anthony Bretscher, Hidde Ploegh, Angelika Amon, Matthew P. Scott. Biología Celular y Molecular. 7ª Edición (2016). Editorial Médica Panamericana.- Lodish, H., Berk, A., Lawrence Zipurski, S., Matsudaira, P., Baltimore, D. y Darnell, J. E. Biología Celular y Molecular 5° Edición, (2005). Editorial Médica Panamericana.- De Robertis, Hib, Ponzio. Biología Celular y Molecular de De Robertis. 12 Edición (1996). Ed. El Ateneo.

Bibliografía recomendada

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