De la membrana celular

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Ilustración de un eucariota membrana de la célula

La membrana celular es una membrana biológica que separa el interior de todas las células del medio ambiente exterior . [1] La membrana celular es selectivamente permeable a los iones y moléculas orgánicas y controla el movimiento de sustancias dentro y fuera de las células. [2] Se trata de la bicapa de fosfolípidos con incrustado proteínas . Las membranas celulares están involucrados en una variedad de procesos celulares, tales como la adhesión celular , conductividad iónica y la señalización celular y servir como superficie de unión de la matriz extracelular glicocálix y la pared celular e intracelular del citoesqueleto .

Contenido

[ editar ] Función

La membrana celular rodea la protoplasma de una célula y, en las células animales, separa físicamente el intracelular componentes de la extracelular medio ambiente. hongos , bacterias y plantas también tienen la pared celular que proporciona un soporte mecánico de la célula e impide el paso de las moléculas de mayor tamaño . La membrana celular también juega un papel en el anclaje del citoesqueleto para proporcionar la forma de la célula, y en la unión de la matriz extracelular y otras células que ayudan a las células se agrupan para formar tejidos .

La barrera es diferencialmente permeable y capaz de regular lo que entra y sale de la celda, lo que facilita el transporte de los materiales necesarios para la supervivencia. El movimiento de sustancias a través de la membrana puede ser pasivo, que ocurre sin la aportación de la energía celular, o activo, que requiere de la célula que gastar energía en el movimiento mismo. La membrana también mantiene el potencial de la célula . La membrana celular funciona como un filtro selectivo que permite que sólo ciertas cosas por venir en el interior o ir fuera de la célula, que es importante para mantener un medio homeostático de las células para mantenernos sanos y vivos

[ editar ] Los procariotas

Está compuesto casi en su totalidad de las proteínas y los lípidos

Bacterias Gram-negativas tienen membrana plasmática y la membrana externa separadas por el espacio periplásmico . Otras especies de procariotas tienen sólo membrana plasmática . Las células procariotas están rodeadas por una pared celular .

[ editar ] Estructura

[ editar ] El modelo de mosaico fluido

De acuerdo con el modelo de mosaico fluido de Singer, SJ y Garth Nicolson 1972, las membranas biológicas puede ser considerado como un líquido en dos dimensiones en el que todos los lípidos y las moléculas de proteína difusa más o menos fácilmente. [3] Esta imagen puede ser válida en la escala de espacio de 10 nm. Sin embargo, las membranas plasmáticas contienen diferentes estructuras o dominios que se pueden clasificar como: 1: proteína-proteína complejos; 2: las balsas lipídicas , y 3: los piquetes y las vallas formadas por los filamentos de actina basada citoesqueleto .

[ editar ] bicapa lipídica

Esquema de la disposición de las moléculas de lípidos anfipáticos para formar una bicapa lipídica . El amarillo polar grupos de cabeza por separado las colas hidrofóbicas gris del medio acuoso citosólico y extracelular.

Bicapa lipídica pasar por un proceso de autoensamblaje en la formación de las membranas. La membrana celular consta principalmente de una fina capa de anfipáticas fosfolípidos que espontáneamente los arreglos para que el hidrofóbica "cola" regiones están a salvo de el líquido que rodea polar, causando la más hidrofílica "cabeza" regiones de asociarse con la cara citosólica y extracelular de la resultante bicapa. Esto constituye un proceso continuo, esférica bicapa lipídica . Fuerzas como Van der Waal, enlaces electrostáticos, hyrdogen, y las interacciones no-covalentes, son todas las fuerzas que contribuyen a la formación de la bicapa lipídica. En general, las interacciones hidrofóbicas, son la principal fuerza impulsora en la formación de bicapas lipídicas.

Bicapa lipídica tiene muy baja permeabilidad de los iones y la disposición molecules.The más polar de cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica prevenir solutos polares (por ejemplo, aminoácidos, ácidos nucleicos, carbohidratos, proteínas y los iones) a partir de la difusión a través de la membrana, pero en general, permite la difusión pasiva de moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula la capacidad de controlar el movimiento de estas sustancias a través de la proteína transmembrana complejos tales como los poros y las puertas.

Flippases y Scramblases concentrarse fosfatidilserina , que lleva una carga negativa, en la membrana interna. Junto con NANA , esto crea una barrera adicional a cargo mitades se mueven a través de la membrana.

Membranas cumplen funciones diversas en eucariotas y procariotas las células. Un papel importante es la de regular el movimiento de materiales dentro y fuera de las células. La estructura bicapa de fosfolípidos (modelo de mosaico fluido) con proteínas de membrana específicos representa la permeabilidad selectiva de la membrana y los mecanismos de transporte activo y pasivo. Además, las membranas en procariotas y en las mitocondrias y cloroplastos de los eucariontes facilitar la síntesis de ATP a través de quimiosmosis.

[ editar ] polaridad de membrana

Alfa intercalado de células

La membrana apical de una célula polarizada es la superficie de la membrana plasmática que se enfrenta a la luz . Esto es particularmente evidente en el epitelio y las células endoteliales , sino que también describe otras células polarizadas, como las neuronas .

La membrana basolateral de las células polarizadas es la superficie de la membrana plasmática que forma sus superficies basales y laterales. Que mira hacia el intersticio , y lejos de la luz .

"Membrana basolateral" es una frase compuesta refiriéndose a la basal términos (base) de la membrana y lateral (lado) de la membrana, que, especialmente en las células epiteliales, son idénticos en su composición y actividad. Proteínas (como los canales iónicos y bombas ) son libres de moverse desde el basal a la superficie lateral de la célula o viceversa, de conformidad con el modelo de mosaico fluido .

Uniones estrechas que unen a las células epiteliales cerca de su superficie apical evitar la migración de las proteínas de la membrana basolateral de la membrana apical. Las superficies basal y lateral así siguen siendo más o menos equivalentes entre sí, pero distinta de la superficie apical.

[ editar ] proteínas integrales de membrana

La membrana celular contiene muchas proteínas integrales de membrana , que la pimienta de toda la superficie. Estas estructuras, que pueden ser visualizadas por microscopía electrónica o microscopía de fluorescencia , se pueden encontrar en el interior de la membrana, el exterior, o puede extenderse por toda la membrana . Estos pueden incluir integrinas , cadherinas , desmosomas , pozos clatrina recubiertos , caveolaes , y las diferentes estructuras implicadas en la adhesión celular . Proteínas integrales son el tipo más abundante de proteínas para atravesar la bicapa lipídica. Ellos interactúan ampliamente con las cadenas de hidrocarburos de lípidos de membrana y puede ser liberado por los agentes que compiten por las interacciones polares mismo.

[ editar ] proteínas de la membrana periférica

Las proteínas periféricas son proteínas que se limita a la membrana por interacciones electrostáticas y puentes de hidrógeno con los jefes de fosfolípidos hidrofílico. Muchas de estas proteínas se encuentran limitadas a las superficies de las proteínas integrales en el lado cytoplasimic de la célula o la parte extracelular de la membrana. Algunos se anclan a la bicapa a través de un enlace covalente con un ácido graso.

[ editar ] esqueleto de membrana

El citoesqueleto se encuentra subyacente a la membrana de la célula en el citoplasma y ofrece un andamiaje de proteínas de membrana para anclar a, así como la formación de orgánulos que se extienden desde la célula. De hecho, los elementos del citoesqueleto interactuando e íntimamente con la membrana celular. [4] El anclaje proteínas les restringe a una superficie de célula en particular - por ejemplo, la superficie apical de las células epiteliales que recubren los vertebrados del intestino - y los límites de hasta dónde puede difundirse dentro de la bicapa. El citoesqueleto es capaz de formar apéndice-como orgánulos, como los cilios , que son los microtúbulos basados ??en extensiones cubiertas por la membrana celular, y filopodios , que son la actina basada en extensiones. Estas extensiones se envainado en la membrana y sobresalen de la superficie de la célula con el fin de percibir el ambiente externo y / o ponerse en contacto con el sustrato o de otras células. La superficie apical de las células epiteliales son densas con la actina basada en proyecciones similares a dedos se conoce como microvellosidades , lo que aumenta el área de la superficie celular y por lo tanto aumentar la velocidad de absorción de nutrientes. Desacoplamiento localizada del citoesqueleto y los resultados de la membrana celular en la formación de una ampolla .

[ editar ] Composición

Membranas de las células contienen una variedad de moléculas biológicas, en particular los lípidos y las proteínas. El material es incorporado en la membrana, o eliminados de la misma, por una variedad de mecanismos:

[ editar ] Los lípidos

Ejemplos de los fosfolípidos de la membrana y los principales

La membrana de la célula se compone de tres clases de lípidos anfipáticos: fosfolípidos , glucolípidos y el colesterol . La cantidad de cada uno depende del tipo de célula, pero en la mayoría de los casos de los fosfolípidos son los más abundantes. [5] En RBC estudios, el 30% de la membrana plasmática es de lípidos.

Las cadenas grasos en los fosfolípidos y glicolípidos por lo general contienen un número par de átomos de carbono, por lo general entre 16 y 20. Los 16 - y 18 átomos de carbono de ácidos grasos son los más comunes. Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados, con la configuración de los dobles enlaces cis casi siempre. La longitud y el grado de instauración de las cadenas de ácidos grasos tienen un efecto profundo en la fluidez de la membrana [6] como lípidos insaturados crear un pliegue, la prevención de los ácidos grasos de embalaje juntos estrechamente, lo que disminuye la temperatura de fusión (el aumento de la fluidez) de la membrana. La capacidad de algunos organismos para regular la fluidez de las membranas de las células , alterando la composición de lípidos que se llama adaptación homeoviscous .

Toda la membrana se mantiene unido por medio de no-covalentes interacción de las colas hidrofóbicas, sin embargo, la estructura es bastante fluido y no fijo rígidamente en su lugar. Bajo condiciones fisiológicas, las moléculas de fosfolípidos de la membrana celular se encuentran en el estado cristalino líquido . Esto significa que las moléculas lipídicas están libres para la difusión y exhibición rápida difusión lateral a lo largo de la capa en la que están presentes. Sin embargo, el intercambio de moléculas de fosfolípidos entre folletos intracelular y extracelular de la bicapa es un proceso muy lento. lipid rafts y caveolas son ejemplos de colesterol enriquecido microdominios de la membrana celular.

En las células animales el colesterol es que normalmente se encuentran dispersas en diferentes grados a lo largo de las membranas celulares, en los espacios irregulares entre las colas hidrofóbicas de los lípidos de membrana, en el que le confiere una rigidez y efecto de la consolidación de la membrana. [2]

[ editar ] Los fosfolípidos forman vesículas de lípidos

Vesículas de lípidos o liposomas son cajas circulares que están envueltos por una bicapa lipídica. Estas estructuras se utilizan en laboratorios para estudiar los efectos de las sustancias químicas en las células mediante la entrega de estos productos químicos directamente a la célula, así como conseguir una visión más clara en la permeabilidad de la membrana celular. Vesículas de lípidos y liposomas se forman en primer lugar, la suspensión de un lípido en una solución acuosa se agita la mezcla a través de ultrasonidos, lo que resulta en una vesícula de manera uniforme circular. Al medir la tasa de flujo de salida de la del interior de la vesícula a la solución ambiental, permite a investigadores a entender mejor permeabilidad de la membrana. Las vesículas pueden formarse con las moléculas e iones en el interior de la vesícula mediante la formación de la vesícula con la molécula deseada o iones presentes en la solución. Las proteínas también puede ser embebido en la membrana a través de solubilización de las proteínas deseadas en la presencia de detergentes y anexarlos a los fosfolípidos en la que se forma el liposoma. Estos proporcionan a los investigadores una herramienta para examinar diversas funciones de las proteínas de la membrana.

[ editar ] Los hidratos de carbono

Las membranas plasmáticas contienen hidratos de carbono , sobre todo las glicoproteínas , pero con algunos glicolípidos ( cerebrósidos y gangliósidos ). En su mayor parte, no glicosilación se produce en las membranas dentro de la célula, sino en general, la glicosilación se produce en la superficie extracelular de la membrana plasmática.

El glicocálix es una característica importante en todas las células, especialmente en los epitelios con microvellosidades. Los datos recientes sugieren que el glicocálix participa en la adhesión celular, los linfocitos homing otros, y muchos.

El penúltimo azúcar galactosa y la terminal de azúcar es el ácido siálico , como el esqueleto de azúcar se modifica en el aparato de Golgi . Ácido siálico lleva una carga negativa, proporcionando una barrera externa a las partículas cargadas.

[ editar ] Las proteínas

Las proteínas de la membrana son la clave para el funcionamiento de la membrana en general. Estas proteínas de transporte, principalmente productos químicos e información a través de la membrana. Cada membrana tiene un grado variable de contenido de proteína. Las proteínas pueden ser en forma de periférico o integral.

Tipo Descripción Ejemplos
Proteínas integrales
o las proteínas transmembrana
Atraviesan la membrana y tienen un hidrofílico citosólica de dominio , que interactúa con las moléculas internas, un dominio hidrofóbico que atraviesa la membrana que la ancla en la membrana celular, y un dominio hidrofílico extracelular que interactúa con moléculas externas. El dominio hidrofóbico formado por uno, varios o una combinación de ?-hélices y ? hoja de proteínas motivos . Los canales iónicos, bombas de protones , acoplados a proteínas G del receptor
Lípidos anclado proteínas Covalentemente a moléculas de lípidos simples o múltiples; hidrofóbicamente inserta en la membrana celular y la proteína de anclaje. La proteína en sí misma no está en contacto con la membrana. Proteínas G
Las proteínas periféricas Unido a las proteínas integrales de membrana, o asociadas con las regiones periféricas de la bicapa lipídica. Estas proteínas tienden a tener sólo la interacción temporal con las membranas biológicas, y, una vez que reaccionó la molécula, se disocia para llevar a cabo su trabajo en el citoplasma. Algunas enzimas , algunas hormonas

La membrana celular juega el anfitrión a una gran cantidad de proteína que es responsable de sus diversas actividades. La cantidad de proteína difiere entre las especies y de acuerdo a la función, sin embargo la cantidad típica de una membrana celular es de 50%. [6] Estas proteínas son, sin duda, importante para una celda: Aproximadamente un tercio de los genes en la levadura código específicamente para ellos, y este número es aún mayor en los organismos multicelulares. [5]

La membrana celular, la exposición al ambiente exterior, es un sitio importante de la comunicación entre células. Por lo tanto, una gran variedad de receptores de la proteína y las proteínas de identificación, tales como antígenos , están presentes en la superficie de la membrana. Funciones de las proteínas de membrana también puede incluir contacto célula-célula, el reconocimiento de la superficie, póngase en contacto con el citoesqueleto, la señalización, la actividad enzimática, o transporte de sustancias a través de la membrana.

La mayoría de las proteínas de membrana se debe insertar de alguna manera en la membrana. Para que esto ocurra, un N-terminal "secuencia señal" de aminoácidos dirige las proteínas a la retículo endoplásmico , que se inserta a las proteínas en una bicapa lipídica. Una vez insertado, las proteínas son transportadas a su destino final en las vesículas, donde la vesícula se fusiona con la membrana diana.

[ editar ] Variación

La membrana celular tiene diferentes lípidos y proteínas en composiciones de distintos tipos de células y por lo tanto, pueden tener nombres específicos para ciertos tipos de células:

[ editar ] Permeabilidad

La permeabilidad de la membrana es la facilidad con que las moléculas pasan por ella. Estas moléculas se conocen como moléculas permeables. La permeabilidad depende principalmente de la carga eléctrica de la molécula y, en menor medida de la masa molar de la molécula. Debido a la naturaleza hidrofóbica de la membrana celular, las moléculas eléctricamente neutras y pequeños pasan a través de la membrana más fácil de lo acusados, de las grandes.

La incapacidad de las moléculas cargadas a pasar a través de los resultados de la membrana celular en el parto pH de las sustancias a lo largo de la compartimientos de fluidos del cuerpo.

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

  1. ^ Biología Kimball páginas , las membranas celulares
  2. ^ un b Alberts B, A Johnson, Lewis J, et al. (2002). Biología Molecular de la Célula (4 ª ed.). Nueva York:. Garland Science ISBN 0-8153-3218-1 . http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.section.1864 .  
  3. ^ . Singer, SJ, GL Nicolson (Feb 1972) "El modelo de mosaico fluido de la estructura de las membranas celulares" . Ciencia 175 (4023):  
  4. ^ Doherty GJ y HT McMahon (2008). "Mediación, modulación y consecuencias de las interacciones del citoesqueleto a la membrana" Revisión Anual de Biofísica de la 37.:  
  5. ^ un b Lodish H, Berk A, Zipursky LS, et al. (2004). Biología Celular y Molecular (4 ª ed.). Nueva York: Libros científicos estadounidenses. ISBN 0716731363 .  
  6. ^ un b Jesse Gray, Groeschler Shana, Le Tony, Zara González (2002). "Estructura de membrana" (SWF). Davidson College. http://www.bio.davidson.edu/people/macampbell/111/memb-swf/membranes.swf . Consultado el 11/01/2007.  

[ editar ] Enlaces externos

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