Membranas biologicas.

Membranas Biológicas

La estructura de las membranas biológicas

Para realizar las reacciones químicas, la célula debe de mantener su homeostasis (entorno interno equilibrado) y para conservarla, el contenido de la célula debe de estar separado del entorno exterior, esto lo hace posible la membrana plasmática; que funciona como barrera, que atreves de ella pasan todos los materiales que entran y salen de la célula; además la presencias de las membranas internas (sistema endomembranoso) que lo conforma: la envoltura nuclear, el retículo endoplasmático, el complejo de Golgi, los lisosomas, las vesículas, y las vacuolas en la célula eucariota, llevan a cabo funciones necesarias para la supervivencia de las células.

Las membranas biológicas tienen una estructura compleja y dinámica compuesta por moléculas de lípidos y proteínas que se encuentran en constante movimiento. Mediante el estudio de la membrana de los eritrocitos y la comparación del área de superficie de membrana con el número total de moléculas de lípidos por célula, se determinó que la membrana se compone de fosfolípidos (principales responsables de las propiedades físicas de la membrana biológica) y que la membrana es uniforme y delgada (5nm). Uno de los principales problemas para comprender la estructura básica de la membrana consistía en determinar la forma en que las moléculas se disponían en un espacio tan pequeño. En 1972 Jonathan Singer y Garth Nicolson propusieron un modelo de estructura de membrana que sintetizaba  las propiedades conocidas de las membranas biológicas. Según este modelo de mosaico fluido las membranas consta de una bicapa lipídica (doble capa de fosfolípidos). Los fosfolípidos están formados por dos cadenas de ácidos grasos unidas a dos de los tres carbonos de la molécula del glicerol; la forma en que dichas moléculas se asocian en el agua, son las que permiten la formación de capas dobles. Las cadenas de ácidos grasos constituyen la parte no polar, son hidrófobos (rechazo al agua), el tercer carbono del glicerol está unido al grupo fosfato y son hidrofilicos (afín al agua), que generalmente contiene nitrógeno o un hidrato de carbono. Las moléculas de este tipo, con región hidrofobica y otra hidrofilica, se denominan moléculas anfipáticas. La estructura en la bicapa permite que los grupos del extremo hidrofílico se asocien libremente con el medio acuoso, y que las cadenas hidrofóbicas de ácidos grasos permanezcan en el interior de la estructura, lejos de las moléculas de agua. [pic 1]

La bicapa lipídica como un líquido bidimensional.

Una característica importante de la bicapa de fosfolípidos es que se comportan como cristales líquidos, que tiene un movimiento fluido de dos dimensiones que permite que una molécula se desplace rápidamente de un punto al otro en un mismo lado de la estructura. A temperaturas normales, las membranas celulares son fluidas, pero a bajas temperaturas el movimiento de las cadenas de ácidos grasos es más lento, si llega a un punto crítico se convierte en un gel más sólido, al aumentar la temperatura las cadenas giran cada vez más rápido.[pic 2][pic 3]

Algunos lípidos como el colesterol  estabilizan la fluidez de la membrana que actúa como “amortiguadores de fluidez”. A bajas temperaturas las moléculas de colesterol “actúan como separadores” entre las cadenas de hidrocarburos, con lo cual evitan que se acerquen y formen interacciones de van der Waals. Por otro lado, a temperaturas elevadas, las moléculas de colesterol restringen el movimiento excesivo de las cadenas de ácidos grasos disminuyendo la fluidez de la membrana.

Las bicapas lípidas que se encuentran en estado cristal líquido tienden a resistir la formación de extremos libres: como resultado tienden a autosellarse y casi en cualquier circunstancia forman vesículas cerradas espontáneamente; las bicapas son capaces de fusionarse con otras. La fusión de membranas es un fenómeno celular importante que requiere de membranas en estado fluido para producirse. Cuando una vesícula se fusiona con otra membrana, ambas bicapas y sus compartimientos forman una continuidad.

Otro aspecto importante es que la bicapa lipídica es asimétrica, se refiere a la diferente composición lipídica de cada una de sus monocapas. La síntesis de fosfolípidos ocurre en el Retículo Endoplásmico Liso y es allí donde se genera la asimetría por traslocadores que trasladan específicamente moléculas de fosfolípidos de una capa a la otra.

Las proteínas están orientadas asimétricamente, y todas aquellas destinadas a la superficie externa de la célula son fabricadas por los ribosomas de RE rugosos formando un proceso de síntesis y orientación de una proteína de membrana  que  

Consiste en:

1. Agregar azucares a las proteínas en el lumen RE rugoso.
2. Transportar la glicoproteína al Aparato de Golgi donde se modificara más.
3. La vesícula de transporte traslada la glicoproteína hasta la membrana plasmática.
4. La vesícula de transporte se fusiona con la membrana plasmática. La cadena de carbohidratos se proyecta hacia afuera.

Proteínas de la membrana:

Hay dos clases principales de proteínas de membrana: Las proteínas integrales están unidas con firmeza a la membrana, estas proteínas son anfipaticas y no todas atraviesan toda la membrana, como lo hacen las proteínas tranmembrana, que atraviesan una y otra vez, el tipo más común es la hélice x y la lámina B. son capaces de insertarse en la bicapa lipídica debido a que las porciones que lo hacen son hidrófobas y, por tanto, son compatibles con el interior de la membrana. Cuando alguna proteína de membrana contiene una porción hidrofílica, ésta generalmente se encuentra por fuera de la superficie de la membrana, en contacto con el medio acuoso. Las proteínas periféricas de la membrana, se encuentran en la superficie interior o exterior de la membrana plasmática, están asociados por interacciones no covalentes a otras proteínas transmembranicas.

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