Tema 7: “LA PARED CELULAR Y LA MEMBRANA PLASMÁTICA”
1. LAS PAREDES CELULARES
La Matriz celular es el medio en el que están embebidas las células, Les proporciona soporte y sirve para difundir sustancias entre las Células. Está formada por proteínas y polisacáridos como el ácido Hialurónico.
La pared celular es una cubierta que rodea a la membrana plasmática de Algunos organismos (plantas, hongos, algas y bacterias).
Funciones:
a. Da forma y protección a la célula
b. Impide que la célula estalle por entrada de agua.
c. Une diferentes células y permite el intercambio de sustancias entre Ellas.
1.1. LA PARED CELULAR DE LAS PLANTAS
A. Función:
1. Soporte de la célula
2. Protección celular (no permite la salida de agua por ósmosis)
B. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN
1. Lamina media: Es la primera capa que se sintetiza. Une diferentes Células
Está Compuesta por agua y pectina principalmente.
2. Pared primaria: Es la segunda capa que se sintetiza. Está presente En todas las células vegetales
Es Una capa delgada, flexible y elástica.
Está Compuesta por tres o cuatro capas de microfibrillas de celulosa (glucosas unidas por enlace β (1 4) inmersas en una matriz de agua, Pectina (polímeros del ácido galacturónico (ácido de la D-galactosa),
hemicelulosas (hetero polisacárido de xilosa (5 at de C con forma de hexágono, Azúcar de la madera), galactosa, glucosa, ácido galacturónico muy Ramificado), monosacaridos libres y proteínas.
Se Distingue en células jóvenes y con activo crecimiento.
Las Células con pared primaria pueden dividirse.
3. Pared secundaria: Es la tercera capa que se sintetiza. Aparece Cuando la célula cesa su crecimiento
Tiene Fibras de celulosa de mayor densidad.
Es Frecuente la presencia de lignina (polímero resultante de varios ácidos y alcoholes) que es insoluble y muy resistente y suberina (sustancia insoluble que forma el corcho)
Es Un tejido de sostén para los vegetales.
El Intercambio de agua y sustancias entre las células se produce Gracias a:
a. Los plasmodesmos: orificios de la pared que intercomunican las Células.
b. Las punteaduras: son canales de la pared secundaria entre células Vecinas.
1.2. LA PARED CELULAR DE LOS HONGOS
Formadas Por glúcidos (quitina), proteínas y lípidos.
Quitina: N-acetil-glucosaminas unidas por enlace β(1 4)-polisacárido Estructural.
Glucano: Polisacáridos de glucosa (en este caso betas).
1.3. LA PARED CELULAR BACTERIANA
Es Una envuelta rígida y porosa que recubre la membrana.
Los Componentes básicos son los peptidoglucanos o mureinas: N-acetil-glucosamina + N-acetil murámico+ un tetrapéptido unidos De forma alterna formando largas cadenas.
Muchos Antibióticos como la penicilina actúan impidiendo la formación de La pared.
Las Eubacterias (bacterias verdaderas (organismos procariotas)) se Clasifican en función de su pared celular en Gram positivas y Gram Negativas.
• BACTERIAS GRAM-NEGATIVAS: es una pared delgada formada por dos capas. La capa Exterior es una membrana formada por fosfolipidos, proteínas y Lipopolisacáridos. La capa interna está formada por peptidoglucano (mureina).
Se Tiñen de rojo.
Ejemplos: Clostridium, E. Coli
• BACTERIAS GRAM-POSITIVAS: es una pared gruesa y uniforme formada por Peptidoglucano.
Se Tiñen de azul.
Ejemplos: Lactobacillus, streptococos
Algunas Bacterias sintetizan una cápsula o capa mucosa formada por Polisacáridos. Esta cápsula protege a la célula de agentes Antibacterianos y permite la adherencia a células antes de su Invasión.
2. LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Es Una lámina delgada que envuelve a cada célula y las separa del Medio externo.
Su Estructura es igual en todas las células y orgánulos.
Su Función es mantener estable el medio intracelular, regulando el paso De agua y solutos. Hace que el medio interno esté cargado Negativamente.
Está Formada por una bicapa lipídica con proteínas integrales y Periféricas. En su cara externa presenta una cubierta fibrosa Denominada glucocálix. Ésta está formada por glucoproteínas y Glucolípidos. El glucocálix protege a la célula y participa en los Procesos de comunicación, reconocimiento y adhesión celular.
Según El modelo de mosaico fluido (Singer y Nicholson 1972) tiene la Siguiente estructura y composición:
2.1. Composición Química:
• Lípidos:
La Mayoría son fosfolípidos con dos ácidos grasos, uno saturado y Otro insaturado. Entre ellos, en las membranas de la célula animal, Se encuentran moléculas de colesterol. Los fosfolípidos forman la Estructura de la membrana: la bicapa lipídica.
La Bicapa lipídica es semipermeable: deja pasar algunas moléculas y Otras no.
La Bicapa lipídica es fluida (tiene movilidad). Esta fluidez depende De:
1. El movimiento de los fosfolípidos. Cuanto más movimiento más Fluida es la membrana. Los fosfolípidos tienen tres movimientos:
A) Difusión lateral
B) Rotación
C) Flip-flop (es menos común)
2. La temperatura: pequeños incrementos de temperatura aumentan la Movilidad de los fosfolípidos y, en consecuencia, la fluidez de la Membrana.
3. El colesterol: la presencia de moléculas de colesterol impide el Movimiento de los fosfolípidos y, por tanto, reduce la fluidez de la Membrana.
4. Los ácidos grasos: la presencia de ácidos grasos saturados y de Cadena larga disminuye la fluidez y, por el contrario, cuantas más Insaturaciones haya en las cadenas alifáticas mayor será la Fluidez.
• Proteínas:
Las Proteínas realizan funciones específicas.
Se Clasifican en:
1. Proteínas intrínsecas o constitutivas: se encuentran unidas a la Bicapa. Se denominan también proteínas transmembrana.
2. Proteínas periféricas: están a un lado u otro de la membrana
Muchas Proteínas de la membrana son glucoproteínas (presentes en el Exterior de la membrana).
Las Proteínas tienen movimiento lateral pero no pueden invertir su Posición.
• GLUCIDOS:
La Membrana celular de las células eucariotas está recubierta de una Capa de oligosacáridos y polisacáridos unidos a lípidos y Proteínas llamada glucocalix.
Las Funciones del glucocálix son:
1. Protección
2. Identificación de las células. Inhibición celular
3. Antígenos donde se fijan los anticuerpos correspondientes. Los Glúcidos son los responsables de la histocompatibilidad. Complejo Mayor de histocompatibilidad.
4. Receptor de algunas moléculas y agentes patógenos
5. Regulación del crecimiento (inhibición del crecimiento por Contacto)
6. Importancia en el proceso de fecundación
2.2 ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA Plasmática
Dibujo Página 133
2.2. PROPIEDADES DE LA MEMBRANA Plasmática
a. Es una estructura dinámica: debido al movimiento de los fosfolípidos La membrana puede auto-repararse si se rompe o fusionarse con otra Membrana.
b. Es asimétrica: debido a que el glucocálix sólo se encuentra en la Cara externa y las proteínas no son simétricas. (Recordad: hay Proteínas transmembrana y periféricas).
2.3. FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
a. Mantener separado el medio externo del interior de la célula: la Membrana es permeable para sustancias apolares e impermeable para Sustancias polares.
b. Realizar el transporte transmembrana (apartado 4)
c. Posibilitar el reconocimiento celular: función del glucocalix.
d. Recepción y transducción de señales: Los organismos pluricelulares Deben coordinar sus funciones, esto lo hacen gracias a hormonas, Neurotransmisores u otros factores químicos.
Las Células capaces de responder a estas señales son las células diana Que presentan en su superficie unos receptores específicos, unas Proteínas que se fijan a las moléculas-mensaje (ligandos) y al Unirse alteran el comportamiento de la célula. Las moléculas-mensaje No entran en la célula sino que al unirse a los receptores de Membrana convierten esa señal extracelular en una señal Intracelular, la célula cambia su comportamiento. Esto ocurre Gracias a los segundos mensajeros: sustancias intracelulares que Afecta al metabolismo celular (AMPcíclico).
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e. Realizar actividades enzimáticas: por los enzimas presentes en la Membrana (transporte de e- e y fosforilación oxidativa, por Ejemplo).
f. Constituir uniones celulares (apartado 3)
g. Constituir puntos de anclaje para el citoesqueleto interno y para la Matriz extracelular.
h. Controlar el crecimiento y división de las células.
3. CONTACTOS CELULARES
Las Uniones celulares son regiones especializadas de la membrana Plasmática en las que se concentran determinadas proteínas que Establecen conexiones entre células.
Estas Uniones aparecen en todos los tejidos. Las uniones celulares se Pueden clasificar en tres grupos:
a. Uniones ocluyentes o estrechas o impermeables: Las proteínas Transmembrana de dos células contactan y cierran el espacio Intercelular entre ellas de modo que quedan unidas estrechamente. La Función de las uniones ocluyentes es impedir el paso de sustancias Entre células. Se encuentran en los endotelios de los vasos Sanguíneos, y en la pared intestinal.
b. Uniones comunicantes, de hendidura o tipo gap: Las proteínas Transmembrana están muy cerca y forman entre las células conexiones O canales por los que pasan libremente pequeños iones y pequeñas Moléculas. Es el caso de las hendiduras sinápticas entre neuronas. También se da en las células cardíacas que regulan así su Contracción.
En Células vegetales son uniones gap las punteaduras y plasmodesmos.
c. Uniones adherentes o desmosomas: son las uniones más fuertes. Las Proteínas transmembrana unen fuertemente los citoesqueletos de las Células que conectan. Se dan en tejidos sometidos a fuertes Tensiones: musculo cardiaco, musculo del cuello del útero o tejido Epitelial.
4. TRANSPORTE TRANSMEMBRANA
La Membrana plasmática es semipermeable, es decir regula la entrada y Salida de materiales lo que permite a la célula controlar y mantener Su composición interna.
La Membrana permite el paso de sustancias apolares como los lípidos o El O2 y permite el paso lento de otras sustancias de baja polaridad Como el CO2, la glucosa o el agua y ofrece mucha resistencia al paso De sustancias polares como los iones.
Las Responsables de regular el paso de sustancias son las proteínas Transmembrana.
4.1. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS
• Transporte Pasivo: Las moléculas se mueven espontáneamente, sin gasto de Energía, desde el lugar de mayor concentración al de menor, es Decir, a favor de gradiente de concentración.
• Difusión Simple: Se realiza a través de la bicapa lipídica. Consiste en el Paso de agua y sustancias no polares (CO2, N2, H2O, O2, algunas Hormonas como las esteroideas o tiroideas) y algunas sustancias Polares sin carga (etanol, glicerol y urea). Se realiza a baja Velocidad.
• Difusión Facilitada: Se realiza mediante proteínas transportadoras o Permeasas y proteínas canal. Consiste en el paso de sustancias Polares e iones.
• Las Permeasas son proteínas que se unen específicamente a las Sustancias a transportar, esta uníón provoca un cambio de Conformación que provoca que la molécula quede libre al otro lado De la membrana. Una vez liberada la sustancia la proteína recupera Su conformación original. Este transporte es específico, cada Sustancia tiene su proteína transportadora. (aa, azúcares…)
• Las Proteínas canal son proteínas transmembrana que forman poros por Los que pasan iones. Hay canales de Na+, K+, ca+2, Cl-.
• Transporte Activo: Ocurre con gasto de energía y en contra de gradiente de Concentración, presión o gradiente electroquímico.
Se Realiza mediante proteínas bomba.
Ejemplo Bomba de Na+/K+: se expulsan 3 Na+ y se introducen 2K+
4.2. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES Y PARTÍCULAS
Se Produce una deformación de la membrana plasmática.
Se Produce la formación de vesículas.
• Endocitosis: Se introducen en la célula sustancias de gran tamaño y partículas Sólidas formándose vesículas.
• Fagocitosis: Una gran partícula es fagocitada gracias a la formación de un Pseudópodo (prolongaciones de la membrana plasmática) que formará Una vacuola fagocítica , fagocito o fagosoma. Los materiales Fagocitados son digeridos en los lisosomas. Este proceso sirve para Destruir microorganismos invasores o destruir células viejas o Dañadas.
Pinocitosis: Es la introducción de sustancias disueltas en gotas de líquido, la Vesícula formada se denomina pinocito.
• Endocitosis Mediada por receptor: Es un proceso rápido en el que receptores de Membrana toman del exterior un ligando. Los receptores se encuentran En unas zonas llamadas hoyos revestidos o fosas cubiertas que se Invaginan. Ejemplo: captación de colesterol (receptor: clatrina (proteína))
• Exocitosis: Dentro del citoplasma algunas sustancias se introducen en vesículas Que al fusionarse con la membrana expulsan al exterior las Sustancias. (retículo endoplasmatico aparato de Golgi Vesículas excretoras)