Proteínas fibrosas, proteoglucanos, glucoproteínas estructurales…






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Biología 2º Bachiller

TEMA 8: LA PARED CELULAR Y LA MEMBRANA PLASMATICA

  1. MATRIZ EXTRACELULAR.

  2. PAREDES CELULARES.

    1. DIFERENCIACIONES DE LA PARED CELULAR.

  3. COMPARTIMENTACION DE LAS CELULAS EUCARIOTAS.

  4. LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS.

    1. ORGÁNULOS Y OTRAS ESTRUCTURAS FORMADOS POR MEMBRANAS UNITARIAS.

    2. LA MEMBRANA UNITARIA.

      1. CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS.

      2. FORMACIÓN DE BICAPAS LIPÍDICAS.

    3. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS MEMBRANAS CELULARES.

    4. CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS.

    5. FLUJO DE SUSTANCIAS ENTRE LA CÉLULA Y EL EXTERIOR.

      1. LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

      2. ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

      3. MECANISMOS DE FUSIÓN DE MEMBRANAS.

    6. DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

    7. FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

    8. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA.

      1. DIFUSIÓN

      2. OSMOSIS

      3. EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS EN FORMA MOLECULAR A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS.

      4. TRANSPORTE CITOQUÍMICO.

      5. ENDOCITOSIS.

      6. EXOCITOSIS.

  5. INTERACCION CÉLULA-CÉLULA.

    1. POR EXTENSIÓN.

      1. ZONULA.

      2. MACULA.

    2. POR SU ESTRUCTURA Y FUNCIÓN.

      1. UNIONES COMUNICANTES.

      2. UNIONES DE HENDIDURAS O GAP.

      3. UNIONES ESTRECHAS.

      4. UNIONES ADHERENTES O DESMOSOMAS.



  1. MATRIZ EXTRACELULAR. (pag 171)

Aunque la frontera entre la célula y su entorno lo marca la membrana plasmática, hay que destacar la matriz extracelular, que se encuentra por fuera de dicha membrana y desempeña un papel muy importante en la vida de la célula.

En los animales, la matriz extracelular es el medio donde se encuentran las células que forman los tejidos. Está constituida por compuestos que segregan localmente las propias células, que son proteínas fibrosas, proteoglucanos, glucoproteínas estructurales…

  1. Proteínas fibrosas

  • El colágeno. Es una familia de proteínas muy resistentes a los esfuerzos mecánicos, que dan a la matriz extracelular una gran consistencia, constituyendo su componente principal. El colágeno está formado por monómeros de tres cadenas polipeptídicas denominadas cadenas alfa, enrolladas sobre sí mismas en forma de triple hélice. Estos tripletes constituyen el tropocolágeno. Los monómeros de tropocolágeno se organizan de forma escaleriforme formando las microfibrillas, que a su vez se organizan en fibras de mayor calibre para formar las fibras de colágeno.

  • La elastina. Proteína muy hidrófoba que suele acompañar al colágeno, pero que es mayoritaria en determinadas estructuras, tales como los ligamentos, las paredes de los vasos sanguíneos o el tejido pulmonar. Debido a su estructura, cuando se la somete a esfuerzos mecánicos varía su longitud, por lo que proporciona elasticidad a la matriz.

  1. Proteoglucanos

Moléculas complejas formadas por una cadena polipeptídica central a la que se unen los glucosaminoglucanos [GAG] que son polímeros de un disacárido. Entre los glucosaminoglucanos destaca por su importancia el ácido hialurónico, presente en la mayoría de las matrices extracelulares. Las variaciones en el grado de hidratación de este ácido son las responsables de las diferencias de viscosidad y de permeabilidad de la matriz.

  1. Glucoproteínas estructurales

Forman una red de elementos que interactúan con los otros componentes de la matriz extracelular y con los de la superficie celular. Entre ellas podemos destacar:

  • Fibronectina. Es una glucoproteína que favorece la adherencia celular, manifestándose como fibrillas largas e insolubles. La mayor parte de esta proteína no está directamente unida a las células, lo hace a diferentes moléculas, tales como la fibrina, la heparina o el colágeno. La molécula básica de fibronectina está formada por dos cadenas polipeptídicas unidas covalentemente mediante dos puentes disulfuro.

  • Laminina. Es una glucoproteína muy abundante en las llamadas “láminas basales”, siendo la primera proteína que favorece la adhesión celular durante el desarrollo embrionario.

  1. Funciones de la matriz extracelular

Una de las funciones más importantes es mantener unidas entre sí las células que forman los tejidos, a los que también confiere elasticidad y resistencia ante los esfuerzos mecánicos, ya sean de tracción o de compresión. Incluso interviene en la organización tridimensional de los tejidos y órganos que aparecen durante el desarrollo embrionario.

Además, al ser una estructura que proporciona una continuidad entre tejidos de diferente naturaleza, sirve como “vía de comunicación», lo que permite la difusión de innumerables sustancias, así como la migración de algunos tipos de células. Y se ha comprobado también que participa en el crecimiento y diferenciación celulares.

http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/2-matriz_extracelular.php

  1. PAREDES CELULARES. (pag 170)

Es una forma especializada de matriz extracelular que se encuentra adosada a la membrana plasmática de las células vegetales, esta formada por la superposición de capas de celulosa unidas por un cemento formado por hemicelulosa y pectina.

La pared celular es rígida y da resistencia y forma poliédrica a las células. Cuando degenera el contenido celular, esta pared de celulosa se mantiene y forma los vasos conductores o leñosos. Se distinguen tres capas que de dentro hacia fuera, hacia dentro son: lamina media (que es la primera que se forma), pared primaria y pared secundaria, que se forma cuando la célula ya ha dejado de crecer.

  1. Lamina media: es delgada y flexible y esta compartida por células vecinas formada básicamente por pectina que al ser permeable permite la entrada y salida de sustancias.

  2. Pared primaria: delgada y semirrígida, esta formada por microfibrillas de celulosa orientadas en diversas direcciones y con gran cantidad de pectina. Se distinguen tres capas de celulosa aunque en ocasiones hay más.

  3. Pared secundaria: formada por múltiples capas de microfibrillas dispuestas paralelamente, lo que da gran resistencia a la pared aunque la célula pierde la capacidad de estirarse y posee muy poco cemento.



La pared celular se puede impregnar de varias sustancias, entre ellas de lignina al proceso se le llama lignificación por ejemplo en los vasos conductores del xilema.

Sales minerales al proceso se le llama mineralización como ocurren en las células epidérmicas. Ambas sustancias aumentan la rigidez de la membrana sin perder la permeabilidad.



También se pueden impregnar con cutina como ocurre en algunas superficies de algunas células epidérmicas al proceso se le llama cutificacion es la responsable del brillo de hojas y frutos o también suberina y al proceso se le llama suberificación que forma el suber o cardio, y ambos son impermeables por eso se encuentran en zonas en las que las plantas no deben perder agua.

La función es dar forma y rigidez a la célula protegiéndola de esfuerzos mecánicos que pueden provocar su rotura. La célula vegetal absorbe agua porque esta en un medio hipotónico entonces la pared celular evita la rotura de la célula e impide que el agua sigua entrando.

http://www.etsmre.upv.es/varios/biologia/Temas/Pared%20celular%20ampliada.htm

  1. DIFERENCIACIONES DE LA PARED CELULAR.

A pesar de su resistencia y grosor la pared celular es permeable esto se consigue mediante la punteaduras y los plasmodesmos.

Las punteaduras son zonas delgadas de la pared donde desaparece la pared secundaria y la pared primaria es muy fina. Las punteduras se sitúan al mismo nivel ente células vecinas.



Los plasmodesmos son conductos citoplasmáticos muy finos que comunican células vecinas, desaparece la pared celular y la membrana plasmática de una célula se continúa con la de la célula vecina.





  1. COMPARTIMENTACION DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS.

La célula eucariota debida a su complejidad esta subdividida en compartimentos rodeados por membrana, cada uno de estos compartimentos constituye un orgánulo citoplasmático especializado en realizar un conjunto de funciones determinadas y todas ellas están inmersas en el hialoplasma.

El citoplasma está limitado por la membrana plasmática y la membrana nuclear, ocupa la mayor parte de la masa celular, en él se encuentra el retículo endoplasmático, la mitocondria, el aparato de golgi, los cloroplastos, lisosomas, peroxisomas ... Esta compartimentación supone una ventaja porque en el interior de cada estructura se acumula los enzimas responsables de un conjunto de reacciones del metabolismo con lo que se evita la difusión y se incrementa la velocidad de las reacciones.

Otra ventaja es que al estar aislados los compartimentos determinadas reacciones metabólicas, que son químicamente incompatibles se realizan simultáneamente. Ejemplo: síntesis de proteínas y degradación de proteínas. La primera en el hialoplasma y la segunda en los lisosomas.

Esta compartimentación necesita un complejo sistema de distribución que transporte las sustancias de un compartimiento a otro.

  1. LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS. (pag 141)

  1. ORGÁNULOS Y OTRAS ESTRUCTURAS FORMADOS POR MEMBRANAS UNITARIAS.

  • Membrana plasmática

  • Retículo endoplasmático rugoso y liso

  • Aparato de Golgi

  • Lisosomas

  • Peroxisomas

  • Mitocondrias

  • Plastos

  • Vacuolas

  • Envoltura nuclear



  1. LA MEMBRANA UNITARIA.

Muchas estructuras de la célula están formadas por membranas. Las membranas biológicas constituyen fronteras que permiten no sólo separar sino también poner en comunicación diferentes compartimentos en el interior de la célula y a la propia célula con el exterior.

La estructura de todas las membranas biológicas es muy parecida. Las diferencias se establecen más bien al nivel de la función particular que tienen los distintos orgánulos formados por membranas; función que va a depender de la composición que tengan sus membranas. Este tipo de membranas se denomina, debido a esto, unidad de membrana o membrana unitaria. La membrana plasmática de la célula y la de los orgánulos celulares está formada por membranas unitarias.

http://www2.uah.es/biologia_celular/LaCelula/Celula2MP.html

  1. CARÁCTER ANFIPÁTICO DE LOS LÍPIDOS.

Ciertos lípidos, y en particular los fosfolípidos, tienen una parte de la molécula que es polar: hidrófila y otra la correspondiente a las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos que es no polar: hidrófoba.

Las moléculas que presentan estas características reciben el nombre de anfipáticas.

  1. FORMACIÓN DE BICAPAS LIPÍDICAS.

Si se dispersa en una superficie acuosa una cantidad de un ácido graso anfipático, se puede formar una capa de una molécula de espesor: monocapa. Esto es debido a que las partes hidrófoba se disponen hacia el interior y los grupos hidrófilos hacia el exterior de la superficie acuosa.

Pueden también formarse bicapas, en particular entre dos compartimentos acuosos. Entonces, las partes hidrófobas se disponen enfrentadas y las partes hidrófilas se colocan hacia la solución acuosa. Los lípidos anfipáticos forman este tipo de estructuras espontáneamente, de manera que las bicapas pueden formar compartimentos denominados liposomas.

Las bicapas lipídicas poseen características similares a las de las membranas celulares: son permeables al agua pero impermeables a las grandes moléculas polares. En las células son, esencialmente, bicapas lipídicas.

  1. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS MEMBRANAS CELULARES. (pag 142 y 143)

Todas las membranas biológicas están constituidas básicamente por lípidos y proteínas. La mayor parte de ellas también poseen hidratos de carbono unidos a las proteínas y a los lípidos mencionados. Si bien, cada uno de estos componentes, es característico de las membranas biológicas y las proporciones en que están presentes varían enormemente. Los glúcidos generalmente representan menos de un 10 % del total de la membrana, pudiendo a veces ni siquiera encontrarse en la composición típica de las mismas, tal es el caso de la membrana mitocondrial interna.

La relación existente entre los lípidos y las proteínas de membrana suele variar dependiendo del tipo celular estudiado.

Los lípidos de la membrana plasmática: los fosfolípidos son los principales lípidos constituyentes de las membranas plasmáticas. Sin embargo, no son los únicos representantes de este grupo, puesto que la mayoría de las membranas plasmáticas poseen también colesterol.

Los fosfolípidos de naturaleza anfipática, en un medio acuoso tienden espontáneamente a formar agrupaciones denominadas micelas o bicapas similares a las celulares. La mayor parte de las membranas biológicas de origen eucariota poseen colesterol como componente importante. En el caso de la membrana plasmática, la misma presenta una composición similar entre el colesterol y los fosfolípidos que la componen. En las células de origen procariota el colesterol está ausente en la mayor parte de las mismas y, el bajo contenido de este lípido en las membranas mitocondriales tal vez refleje una importante prueba a favor de la teoría endosimbiótica. El colesterol aumenta la impermeabilidad de la bicapa lipídica y le da mayor estabilidad a la misma.

Proteínas de membrana: representan su principal componente funcional, desempeñando un papel fundamental en la regulación y control de su permeabilidad. Entre las proteínas de membrana, podemos distinguir también polipéptidos que poseen función enzimática, receptores para diversas señales (como las hormonales), que producen la adhesión celular por lo que las proteínas tienen gran variedad de funciones

Las proteínas de membrana pueden clasificarse, utilizando como criterio el grado de asociación a esta, en “integrales” y “periféricas”. Es así como, las proteínas integrales toman contacto tanto con el lado exterior, como con el interior de la membrana. Por lo tanto se dice también que estas proteínas son de transmembrana. Casi en forma invariable estas proteínas se encuentran asociadas con hidratos de carbono, por lo cual se las denomina como Glucoproteínas, las cuales representan más de un 70 % del total de las proteínas de membrana. Es importante aclarar que, si bien las proteínas pueden rotar sobre su propio eje y moverse lateralmente, nunca cambian de posición dentro de la bicapa. Vale decir que NO pueden rotar de manera que el lado externo quede en sentido intracelular y viceversa.

Las proteínas periféricas de la membrana no penetran en el interior hidrofóbico de la bicapa fosfolipídica, asociándose con la bicapa mediante interacciones débiles (generalmente lo hacen mediante uniones del tipo iónicas).
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