T.6, Membrana plasmàtica (2013)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2013
Páginas 58
Fecha de subida 30/03/2015
Descargas 21
Subido por

Vista previa del texto

T. 6 Membrana plasmàtica Introducció Primers estudis → Mètodes indirectes 1895, Overton: naturalesa lipídica.
1897, Langmuir va estudiar fosfolípids en el aigua.
1925, Gorter y Grendel: al extreure els fosfolípids de la membrana de eritròcits observaren una superfície doble al extendre’ls en aigua.
CAPA LIPÍDICA BIOMOLECULAR Fa mes de 50 anys que es sap que la membrana està composta principalment per lípids i proteïnes.
Nucli estructural de les membranes: Baina de lípids disposats en dos capes La zona més densa són els caps dels fosfolípids (son polars) i la zona menys densa son les cues   Que sigui així dona flexibilitat armadura estructural de les membranes barrera que impedeix els moviments caòtics de materials hidrosolubles 1932, Cole estudia la tensió superficial de la membrana d’ous de eriçó de mar (< que si nomes lípids).
LÍPIDS ACOMPANYATS DE PROTEÏNES 1935, model Danielli y Davson reponen : 1. Proteïnes associades als grups polars de la bicapa lipídica 2. Van incloure porus i canals Estudis a través de microscòpia Electrónica Finals de la dècada dels 50 amb el desenvolupament del ME y de las tècniques de processament del material biològic (criofractura) s’observa la membrana. Aparença trilaminar (TEM). S’observa aquest aspecte en totes les membranes.
1959, Robertson: estructura trilaminar (7,5 nm).
- Amb Os es fixen els grups polars de lípids Imatge trilaminar de totes les membranes de: orgànuls (nuclears, citoplasmàtiques, plasmàtiques).
Dos capes perifèriques més electrodenses Aspecte trilaminar de la membrana 1962, Stoeckenius: membrana artificial amb dues capes de lípids, va fixar amb Os i a ME línies denses gruixudes Membrana unitària: totes les membranes cel·lulars són similars estructuralment, és per això que es poden observar connexions en elles, REL i RER, entre aquest i el Complex de Golgi, entre les vesícules que sorgeixen del complex i la membrana plasmàtica i entre aquesta i les vesícules que s'endinsen en el citoplasma.
Components singulars segons l’especialització del orgànul No existeixen connexions entre mitocondris i cloroplasts i altres membranes, perquè són orgànuls semiautònoms que es poden autoreplicar i estan molt especialitzats.
Les membranes citoplasmàtiques són més primes que la MP i contenen un major percentatge de proteïnes.
Funcions generals de les membranes: 1. Compartimentació Indispensable pel fet que els diferents espais estan plens de líquid, i si aquests líquids es barregen seria desastrós per a la cèl·lula.
2. Barrera selectiva (barrera selectivament permeable) Impedeixen el lliure intercanvi de materials d'un costat a un altre, però al mateix temps garanteix que les substàncies apropiades entrin al citoplasma i les inapropiades surtin.
3. Transport de soluts Conté els mecanismes per transportar físicament substàncies de amunt i avall. (fins i tot en contra del gradient de concentració). Separa ions amb càrrega oposada per establir gradients iònics.
4. Resposta a senyals externs (transducció de senyals) Els receptors de membranes es combinen amb els lligands (molècules amb estructura complementària) Ex lligands: hormones, factors de creixement, neurotransmissors. La interacció receptor-lligand genera un nou senyal que estimula o inhibeix activitats internes.
5. Interacció intercel·lular Ocorre en cèl·lules d'un organisme pluricel·lular. Permet a les cèl·lules reconèixer entre si, adherir, i intercanviar materials i informació.
6. Llocs per diferents activitats bioquímiques La membrana proporciona a la cèl·lula una bastida on ordenar els components perquè tinguin una interacció eficaç.
7. Transducció d'energia Processos que converteixen un tipus d'energia en un altre. La fonamental ocorre amb la fotosíntesi, els pigments de la membrana absorbeixen energia de la llum solar, la converteixen en energia química i l'emmagatzemen en carbohidrats (membranes de cloroplasts i mitocondris). També poden emmagatzemar energia, en mantenir diferents concentracions de ions o de soluts a través de la seva superfície. L'energia emmagatzemada amb aquests gradients actua com una pila (bateria) Concepte Membrana Plasmàtica 1. - Estructura laminar que engloba les cèl·lules definint els seus límits.
2. - Contribueix a mantenir l'equilibri entre l'interior i l'exterior.
3. - Bicapa lipídica que serveix de "contenidor" per als compartiments interns de la cèl·lula protegint mecànicament.
4. - Formada principalment per lípids i proteïnes (gruix de 10 nm).
5. - Presenta una permeabilitat selectiva.
6. - S'assembla a les membranes que delimiten els orgànuls de cèl·lules eucariotes (7 nm de gruix).
7. - No és visible a M.O però si a M.E.
8. - En procariotes, plantes i fongs se situa sota una altra capa (paret cel·lular).
La Membrana plasmàtica La membrana plasmàtica és el límit exterior de les cèl·lules. Només conté unes quantes molècules de gruix (5-10 nm) Estructura Model mosaic fluid Singer i Nicolson, 1972 · Mosaic de partícules · Estructura dinàmica · Estructura asimètrica Desenvolupament del concepte termodinàmic de les interaccions entre molècules · Forces electrostàtiques · Ponts d'hidrogen Avenços M.E.: · Contrast negatiu (protrusions i irregularitats) · Criofractura És una tècnica utilitzada en microscòpia electrònica, consistent en la congelació de mostres biològiques amb nitrogen líquid, seguit d'un tall o fractura i l'ombreig metàl·lic o recobriment amb carboni de la superfície de la mostra. Després procedint a l'eliminació del teixit biològic subjacent al ombrejat i l'observació d'aquesta rèplica de la mostra mitjançant l'ús d'un microscopi electrònic.
És un conglomerat molecular actiu que limita el contingut de totes les cèl·lules; garantint el intercanvi de materials entre l'entorn de la cèl·lula i el citoplasma.
Composició Els components (lípids i proteïnes) units per enllaços no covalents.
La proporció lípids/proteïnes varia segons el tipus d'organisme o cèl·lula.
Generalitzant: 45% proteïnes; 35% lípids; 10% glúcids Eritròcits: 52% proteïnes, 40% lípids, 8% glúcids Existeixen excepcions: algunes cèl·lules nervioses, el percentatge de lípids és molt més elevat que el percentatge de proteïnes.
Lípids Són els components estructurals de les membranes.
Els àcids grassos de la membrana poden estar completament saturats (no tenen dobles enllaços), monoinsaturat (un sol doble enllaç), poliinsaturat (més d'un doble enllaç).
Són amfipatics, tenen una part hidrofòbica i una altra hidròfila.
Els caps són polars, hidròfils, i es col·loquen en direcció contraria a les cues.
Tipus de lípids que formen la membrana: - Àcids grassos - Fosfolípids fosfoglicèrids esfingolípids - Glicolípids No tenen grup fosfat - Colesterol No totes les membranes tenen la mateixa composició.
Proporció variable .... eritròcits: 5 milions molècules/μm2 55% fosfolípids 25% colesterol 18% glicolípids 2% àcids grassos Funcions: - Impermeabilitat a les molècules hidrosoluble perquè la part interior està ocupada per les cues hidròfobes de les cadenes d’àcids grassos - Viscositat i fluïdesa - Flexibilitat Fosfolípids - Fosfoglicèrids A diferència dels triglicèrids que posseeixen tres àcids grassos, els glicèrids de la membrana són diglicèrids, només dos grups hidroxils del glicerol s'esterifiquen per formar àcids grassos, el tercer s'esterifica per formar un grup fosfat. Contenen un grup addicional unit al fosfat.
Colina: fosfatidilcolina Etanolamina: fosfatidiletanolamina (neutres) Serina: fosfatidilserina Inositol: fosfatidilinositol (àcids) - Esfingolípids Una classe menys abundant de lípids de membrana, són derivats de la esfingosina, un alcohol amino que conté una llarga cadena d'hidrocarbur.
Esfingosina unida a un àcid gras a través del seu grup amino → ceramida.
Esfingosina amb un grup addicional de fosforilcolina esterificat amb el seu alcohol terminal → esfingomielina (neutre, un dels principals components de la membrana) Els fosfolípids més abundants en la membrana són els neutres (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamnina, esfingomielina) Els fosfolípids àcids (fosfatidilserina, fosfatidilinositol) bàsicament es troben associats a proteïnes de membrana Colesterol - Composició: 4 anells hidrocarbonats (hidrocarbur tetracíclic) grup hidroxil (OH) (cap polar) És present en totes les cèl·lules animals La major part de les cèl·lules vegetals (esterols) i totes les cèl·lules bacterianes no tenen colesterol Pot arribar a representar el 50% de les molècules lipídiques És el més petit dels lípids de membrana La disposició de les molècules de colesterol impedeix el atapeït empaquetament dels fosfolípids Tendeix a incrementar la fluïdesa de la bicapa El colesterol orienta la seva grup hidroxil hidròfil cap a la superfície de la membrana i el seu extrem hidròfob integrat a la bicapa de lípids - Funció Encara que no forma la membrana per si mateix, amb el seu grup hidroxil tanca els caps polars dels fosfolípids: · a elevades temperatures interfereix en els moviments de les cues de els àcids grassos dels fosfolípids ...
... redueix la fluïdesa de la capa externa ... redueix la permeabilitat de les molècules petites · a baixes temperatures ... efecte contrari ... evita la congelació ... manté la fluïdesa de la membrana Glicolípids - Composició: derivats de la esfingosina no fosforilats units a carbohidrats: sucre simple: Cerebròsid oligosacàrid: Gangliòsid • Es troben especialment en cèl·lules nervioses • Els sucres estan dirigits cap a l'exterior de la cèl·lula formant part del revestiment fibrós • Es creuen importants en la recepció dels impulsos nerviosos i la transmissió d'informació entre cèl·lules en els teixits nerviós • En general, ofereixen especificitat cel·lular, actuen com a lloc de reconeixement intercel·lular, com receptors de superfície Greixos neutres · Esters de glicerol (1,2 o 3 àcids grassos) · Components minoritaris o fins i tot absent · En bacteris i cèl·lules vegetals: glicerol 1 o 2 àcids grassos 1 mono o oligosacàrid o Matriu de cara citoplasmàtica més fluida que la cara externa causa del major contingut d'àcids grassos insaturats.
Asimetria dels lípids de la membrana o Hi ha intercanvi de fosfolípids a través de la bicapa? El desplaçament lateral, és molt ràpid. Un fosfolípid pot difondre d'un extrem a un altre d'un bacteri en 1-2 seg.
El pas transversal, de un costat a altre és més restringit (flip-flop), és un procés termodinàmicament desfavorable.
Hi ha cèl·lules que tenen uns enzims (flipases) que mouen activament certs fosfolípids des d'una capa a l'altra.
Funcions dels lípids:        A causa de la cohesió i formació espontània de les bicapes les MP són estructures íntegres contínues Formen xarxes interconnectades que es ramifiquen a través de les cèl·lules Impermeabilitat (colesterol) A baixes temperatures a) evita la congelació b) manté la fluïdesa de la membrana A elevades temperatures interfereix en els moviments de les cues dels àcids grassos de fosfolípids a) <permeabilitat a molècules solubles petites b) <fluïdesa de la membrana externa Dificulta que cadena d'àcids grassos s'ajuntin i cristal·litzin El seu grup hidroxil tanca caps polars de fosfolípids Augmenta flexibilitat i estabilitat mecànica Flexibilitat - Fusió i desdoblament de les M.P.
- Locomoció i divisió cel·lular - Processos de formació d'una M.P. a partir de dues Fluïdesa i viscositat - Longitud fosfolípids, nº dobles enllaços i [colesterol] - Desplaçaments: difusió lateral, rotació i flexió; infreqüents de tombarella (flip-flop) (síntesi pel R.E.) Proteïnes Representen el 50% del pes de la membrana. Com que les proteïnes són molt més grans que els lípids aquest percentatge correspon a 1 molècula de proteïna per 50-100 molècules de lípids. Les proteïnes es troben inserides en la bicapa lipídica. Presenten gran variabilitat, quant a disposició, al seu pes molecular i les seves funcions. Es pot afirmar que són el component fonamental de la membrana ja que tenen un paper clau i molt variat. S'estudien fonamentalment a través d'electroforesi en gels de poliacrilamida.
P.M. entre 20 – 240 kDa Les mes estudiades són les del eritròcit per la seva facilitat per obtenir-les.
· Són molècules globulars · Es disposen a la membrana de forma asimètrica Exerceixen papers claus i molt variats: - transportadors - reconeixement cel·lular - enzims - receptors Es classifiquen segons la posició que ocupen en la membrana: perifèriques o integrals.
Travessen de dalt a baix la membrana No travessen la hemimembrana, estan a la perifèria.
Poden estar anclades a diferents llocs, però no s’incerten al interior hidrofòbic No es disposen de la mateixa forma en la membrana interna que la membrana externa Proteïnes perifèriques - Són el 30% de les proteïnes de membrana.
- No inserides en l’interior hidrofòbic de la membrana.
S'uneixen mitjançant febles enllaços electrostàtics, sigui a grups hidròfils del cap dels lípids (2) o a les porcions hidròfiles de les proteïnes integrals que sobresurten de la bicapa (3). Les proteïnes perifèriques citoplasmàtiques poden estar ancorades a la membrana mitjançant llargues cadenes de hidrocarburs (lípids) integrats a la cara interna de la bicapa lipídica mitjançant enllaços covalents (1) Les proteïnes perifèriques de la cara extracel·lular s'associen a la membrana en moments determinats i tenen funció de reconeixement cel·lular o per fixar substàncies.
Les proteïnes perifèriques tenen una distribució asimètrica a la membrana.
- Es solubilitzen amb solucions aquoses salines concentrades o de pH extrem.
- Localitzades sobre la superfície extracel·lular o citoplasmàtica.
Proteïnes citoplasmàtiques (actina, espectrina) actuen com “esquelet”.
Suport mecànic a la membrana.
Fixen proteïnes integrals a la membrana  Proteïnes citoplasmàtiques del eritròcit El principal component de l'esquelet és la espectrina. Nombroses malalties genètiques caracteritzades per eritròcits fràgils de forma anormal s'atribueixen a mutacions que alteren l'estructura i funció de la espectrina.
Els eritròcits han de ser molt deformables . La xarxa de espectrina i actina confereix a la cèl·lula resistència, rigidesa i plegabilitat.
S'ha comprovat l'existència d'esquelet intern de membrana en altres tipus cel·lulars, per tant és una estructura àmpliament distribuïda Proteïnes integrals La majoria de les cadenes proteiques tenen una configuració de hèlix α.
A la membrana, les proteïnes es repleguen sobre si mateixa de manera que adquireixen formes globulars.
- 70% de les proteïnes de membrana - Integrades en la bicapa lipídica.
Enllaços covalents amb lípids o àcids grassos o relacions hidròfobes, per tant són difícils d'extreure. Els reactius més utilitzats per solubilitzar proteïnes integrals són els detergents, és un mètode dràstic que destrueix la bicapa lipídica.
Els aminoàcids polars de les proteïnes integrals no estan integrats en la bicapa i sobresurten de les vores de la bicapa en un o en ambdós costats o formant un canal aquós a través de la mateixa.
Els dominis aquosos poden actuar amb substàncies hidrosolubles (ions, substrats de baix pes molecular, hormones i altres proteïnes) en la superfície de la membrana o dins del canal central.
- Són anfipàtiques (tenen domini hidròfob i hidrofil) El caràcter hidròfob el dona la cadena d’aminoàcids que solen estar disposats en hèlix α.
Hèlix α amb residus hidròfobs Posseeixen residus no polars en la seva superfície Cadena d’aminoàcids iònics i polars S’incerten en una Travessa les dos Hemimembrana hemimembranes en un sol pas - La cadena té varis dominis hidrofòbics Poden tindre més d’una unitat., per tant tenen varis dominis Glicoproteïnes Associades a sucres que sempre es troben en la cara extracel·lular de la membrana.
Glicoproteïnes dels eritròcits: - glicoforina - banda 3 Glicoforina A, proteïna transmembrana de pas únic. Té a veure amb el sistema ABO dels grups sanguinis.
La seva funció primària es creu que estigui associada a evitar la formació de grumolls entre els eritròcits, ja que els extrems de les seves cadenes de carbohidrats estan carregats negativament el que fa que els eritròcits es repel·leixin entre si.
Banda 3, proteïna transmembrana de pas múltiple (travessa la membrana aprox. 12 vegades), és la més abundant. Funció fonamental relacionada amb el transport aniònic canal de transport per a el intercanvi de HCO3- (bicarbonat) i Cl- quan l'eritròcit desprèn el CO2 als pulmons (en el intercanvi de CO2 i O2 entre pulmons i teixits) en el plasma el CO2 es combina amb l'aigua: CO2 + H2O → H2CO3 → (HCO3- ) + H+, els ions bicarbonat penetren en l'eritròcit, i s'intercanvien per ions Cl-, es transporta el CO2 als pulmons. En els pulmons on ocorre la reacció inversa, els ions bicarbonat abandonen l'eritròcit intercanviant per ions Cl-.
Hi ha moviment de proteïnes en la bicapa? - Rotació - Difusió lateral L. Frye i Michael Edini (1970) van obtenir en cultiu cèl·lules híbrides per la fusió de cèl·lules de ratolí i de cèl·lules humanes. Van analitzar la distribució de les proteïnes a la membrana utilitzant anticossos específics per proteïnes humanes i de rates. Aquests anticossos van ser marcats amb diferents marcadors de fluorescència.
Immediatament després de la fusió les proteïnes humanes i del ratolí van ser localitzades en meitats diferents de la cèl·lula híbrida. Després de la incubació (40 min.) Les proteïnes apareixien entremesclades sobre tota la superfície de la cèl·lula.
Verd → fluoresceïna Vermell → rodamina Però ...
¿Tenen totes les proteïnes de la bicapa la capacitat de difondre? No totes les proteïnes són capaces de difondre lliurement a través de la membrana.
Aquesta mobilitat està restringida per: (A) - Auto-ensamblatge en agregats (B) - Restricció pels materials extracel·lulars(glicoproteïnes i polisacàrids extracel·lulars, s'enreden en els dominis extracel·lulars de les proteïnes integrals i impedeixen el seu moviment) (C) - Associació al citosquelet (D) - Unions entre cèl·lules Exemple 1: Banda 3 (proteïna integral) en eritròcits, està immobilitzada pel "esquelet" intern que forma la espectrina, la anquirina i l'actina.
Exemple 2: Cèl·lules epitelials de l’intestí prim Diferències en la seva composició proteica i en les seves funcions.
Dividida en dos dominis: apical i basolateral.
Les proteïnes de membrana són lliures de difondre dins del seu domini, però no creuen, no es mouen entre un domini i un altre.
Cada domini contribueix a la funcionalitat del teixit.
Glicocàlix Generalment, la porció extracel·lular de les proteïnes transmembrana es troben unida a carbohidrats (oligosacàrids fins polisacàrids). Alguns lípids també apareixen units a cadenes de sucres (glicolípids). Aquests carbohidrats es troben exposats a la cara extracel·lular de la bicapa. En conseqüència, la superfície cel·lular es troba recoberta d'aquest material hidrocarbonat denominat glicocàlix. En aquesta coberta més de carbohidrats poden trobar algunes proteïnes.
Els oligosacàrids s'uneixen tant als lípids com a les proteïnes.
Els polisacàrids només s'uneixen a les proteïnes.
El total d'oligosacàrids units a proteïnes és major que dels units a lípids. Les glicoproteïnes poden tenir diverses cadenes d'hidrats de carboni, la de glicolípids una sola.
El grau de desenvolupament del glicocàlix és molt variable. En la majoria de les cèl·lules és una prima capa, en altres pot estar molt desenvolupat.
Exemple: glicocàlix del epiteli intestinal.
Les cèl·lules d'epiteli intestinal té nombroses prolongacions cap a la llum intestinal anomenades microvellositats, que estan recobertes per un material filamentós molt ramificat formant un entramat tridimensional. S'anomena glicocàlix antenular.
Funcions       Selectivitat en la incorporació de substàncies de baix pes molecular Reconeixement específic de cèl·lules entre si durant el desenvolupament embrionari contactes sinàptics ... etc.
Unions intercel·lulars i de la cèl·lula amb la matriu extracel·lular Propietats immunitàries (grups sanguinis vinculat amb el glicocàlix dels eritròcits). Marca si som A, B, O, AB i uns dels carbohidrats que ho determina és el N-acetilgalactosamina Ancoratge d'enzims (fosfatasa alcalina) Actua com resina intercanviadora d'ions Funcions generals de la membrana plasmàtica: 1. Compartimentació 2. Resposta a senyals externs (transducció de senyals) 3. Interacció intercel·lular 4. Llocs per diferents activitats bioquímiques 5. Transducció d'energia 6. Barrera selectiva (barrera selectivament permeable) 7. Transport de soluts Transport a través de la membrana Transport passiu: A favor del gradient de concentració/ osmòtica. No implica gasto energètic.
Transport actiu: En contra del gradient de concentració/ osmòtica. Implica gasto energètic.
Si les partícules estan dissoltes Entra a la cèl·lula Treu de la cèl·lula Transporta vesícules al interior cel·lular Transport de molècules petites: La composició interna de la cèl·lula es manté gràcies a la selectivitat de la membrana. Moltes molècules són incapaces de difondre a través de la bicapa de lípids.
Hi ha proteïnes específiques de transport (carriers i proteïnes de canal) que actuen com a mediadores selectives de les molècules a través de la membrana, i per tant controlen la composició del citoplasma cel·lular.
· Difusió simple · Mediat per proteïnes: -Transport passiu: 1. Difusió per canal 2. Difusió facilitada -Transport actiu Una membrana pot ser permeable a un solut determinat: 1. - Perquè el solut passa directament a través de la bicapa de lípids.
2. - Perquè aquest solut és capaç de travessar un porus aquós situat al gruix de la membrana que impedeix el contacte del solut amb les molècules lipídiques de la bicapa.
Considerem primerament la ruta per la qual el solut es dissol en la bicapa A- Difusió simple B- Difusió simple a través d'un canal aquós format en una proteïna integral de membrana o entre un cúmul d'aquestes proteïnes.
C- Transport facilitat, les molècules de solut s'uneixen de manera específica amb un portador proteic de la membrana (transportador facilitador) D- Transport actiu E- Exemples d'aquests tipus de transport a la membrana de l'eritròcit 1. Difusió Procés espontani on els soluts es desplacen segons el gradient de concentració i / o el gradient electroquímic a través de la bicapa de lípids.
- Soluts que travessen directament la bicapa de lípids Procés no selectiu Aquesta ruta de difusió obliga a considerar la polaritat del solut.
Si el solut no és un electròlit (partícula sense càrrega elèctrica): el seu pas a través de la membrana depèn del gradient de concentració i de la permeabilitat (P = penetrància)de la membrana a la substància.
Depèn de la polaritat (o no polaritat), és a dir de la càrrega d'una substància. Una mesura simple és el seu coeficient de partició, és a dir la proporció entre la seva solubilitat en oli i la seva solubilitat en aigua. La velocitat és major per a aquelles substàncies que tenen una major solubilitat en lípids en relació al seu solubilitat en aigua (coeficient de partició) major liposolubilitat - major permeabilitat Un altre factor que determina la velocitat i penetració és la mida. Dues molècules amb el mateix coeficient de partició: la molècula més petita tendeix a penetrar en la bicapa lipídica de la membrana amb major rapidesa.
La permeabilitat (velocitat de penetració amb relació al gradient de concentració) varia àmpliament entre diferents substàncies.
Per tant, les membranes són molt permeables a molècules inorgàniques petites. Per contra, molècules polars més grans com sucres, aminoàcids i intermediaris fosforilats, mostren poca penetrabilitat a la membrana.
L'aigua es mou amb més facilitat que la majoria dels soluts, per osmosi, es desplaça cap a on aquests estan més concentrats. La major part de les cèl·lules mantenen un volum apropiat en desplaçar ions cap a dins i cap a fora de la cèl·lula fins que la concentració interna de solut (incloent una elevada concentració de proteïnes dissoltes) sigui igual a la concentració del solut extern. En aquestes condicions els dos líquids (intracel·lular i extracel·lular) són isotònics (isosmòtics) i no hi ha moviments d'aigua.
Per compensar l'entrada d'aigua les cèl·lules han desenvolupat diferents estratègies, com la presència de parets cel·lulars rígides (bacteris, cèl·lules vegetals), d'orgànuls cel·lulars actius en l'expulsió d'aigua (vacúols pulsatius) o de bombes de membrana.
Eritròcits transporten: O2: als teixits CO2: als alvèols pulmonars Resum: la difusió facilitada depèn de: - el gradient - la mida de la molècula - la càrrega - la liposolubilitat - Moviment en ambdues direccions - Flux net a favor del gradient - La velocitat de penetració està lligada a la permeabilitat i al coeficient de partició - Molècules no polars, petites - Molècules polars sense càrrega (distribució irregular de la càrrega elèctrica) 2. Transport passiu Mitjançant proteïnes 2.1 Proteïnes de canal (purines): Formen canals aquosos que permeten el pas de molècules polars o de ions a velocitats molt superiors al que permetria la difusió a través de la bicapa. (Na+, K+, Ca+, Cl-).
Són proteïnes integrals (bitòpiques) de la membrana que envolten un porus aquós.
Encara que en alguns canals el flux de substàncies augmenta linealment amb el gradient, en la majoria dels canals el procés tendeix a saturar a altes concentracions, el que indica que la molècula transportada actua amb el canal proteic.
Soluts travessen la membrana a través de canals aquosos (difusió simple) - Transport a favor del gradient - Té especificitat per determinats soluts - Més ràpida que la difusió simple i tendeix a saturar - Molècules polars o ions La selectivitat d'aquests canals indica que són més que simples porus aquosos.
Un exemple és la maltoporina que facilita la dilució de maltodextrines a través de la membrana externa de bacteris Gram-negatives. Presenta en el porus 6 residus aromàtics que guien els sucres en la seva travessia. Forma trímers.
Hemolisina: La hemolisina de Staphylococcus aureus forma porus a la membrana d'eritròcits i altres cèl·lules, permeabilitzan-les i produint la mort cel·lular.
· La majoria dels canals per ions actuen com portes transitòries i estan regulats en la seva obertura i tancament per diferents tipus d'estímuls: - Canals operats per voltatge: el seu estat de conformació depèn de la diferència de càrrega iònica en ambdós costats de la membrana (s'obren en resposta a un canvi de potencial de membrana) Un senzill model del canal sensitiu al voltatge per ions de sodi, Na +, mostraria quatre posicions.
A: En repòs, el portal d'activació (AG) està tancat i el de desactivació (IG) obert.
B: Durant l'activació, tots dos portals s'obren.
C: A la desactivació, es tanca el portal de desactivació, el d'activació encara roman obert.
D: Durant el període refractari, ambdós portals estan tancats.
El canal de K + consisteix en quatre subunitats idèntiques que travessen la membrana i formen un con amb la part més ampla enfocada cap a l'espai extracel·lular.
Cada subunitat té dos hèlixs α transmembranals i una tercera hèlix α més curta que forma part de la regió del porus.
La part exterior del con és formada per una hèlix α transmembranal de cada subunitat.
La part interior del con, formada per les quatre hèlixs transmembrana, envolta el canal iònic i forma el filtre de selectivitat del ió.
Tres propietats dels canals iònics regulats per voltatge permeten a les cèl·lules nervioses (neurones) conduir impulsos elèctrics: 1.- Obren en resposta a canvis en el potencial de membrana 2.- Posteriorment el canal es tanca i inactiva 3.- Presenten alta especificitat pels ions als que permeten passar - - Canals operats per substàncies químiques: l'estat de conformació depèn de l'enllaç amb una substància particular.
|| Lligant (intern o extern): una molècula específica del canal i diferent de la substància transportada per aquest.
Per a que la molècula es transporti té que haver el lligant que obre el canal.
Exemple: L’acetilcolina.
És un neurotransmissor, és a dir, transmet els impulsos nerviosos a través de la sinapsi (unió) entre certs tipus de cèl·lules nervioses. Una àmplia sèrie d’agents despolaritzats indueixen l’alliberament de l’acetilcolina a partir d’una sèrie de preparacions nervioses mitjançant mecanismes que requereixen la presència de calci.
L’arribada d’un potencial d’acció a la membrana presinàptica indueix l’obertura de canals de Ca2+ controlats per voltatge, que incrementa transitòriament la concentració de Ca2+ - Concentració iònica: s'obren quan canvia la concentració d'algun ió.
2.2 Proteïnes transportadores (carriers): Les proteïnes transportadores o permeases permeten el pas altament selectiu de determinades molècules o ions.
El solut s’enllaça amb la proteïna transportadora i desencadena un canvi de conformació en la proteïna que exposa el solut en l'altra superfície de la membrana a partir de la qual pot difondre seguint el seu gradient de concentració.
És un transport facilitat - Transport a favor del gradient Té major especificitat pels soluts Més lent que el transport per canal Segueix una cinètica de saturació Soluts polars (sucres i aminoàcids) La seva activitat pot ser regulada a nivell cel·lular Uniporte: Una sola molècula Cotransport: Transport simultani de dues molècules.
En aquest cas la cèl·lula pot utilitzar el moviment a favor del gradient d'una de les substàncies transportades per transportar l'altra en contra del gradient de concentració, de manera que el transport global sigui energèticament favorable.
Les uniportes transporten les molècules a favor del seu gradient de concentració. Com a exemple podem citar la glucosa i diferents aminoàcids.
En canvi, els altres dos tipus de transport poden acoblar el moviment d'un tipus de ió o molècula a favor del seu gradient de concentració amb el d'un altre tipus de molècula o ió en contra del seu gradient de concentració. És a dir el que fan és acoblar un transport energèticament favorable amb un altre que no ho és. Un exemple de cotransport seria el transport de Na+ i glucosa a la membrana plasmàtica de les cèl·lules intestinals (veure més endavant) i un antiporte, el transport de Cl- i HCO3- en la membrana dels glòbuls vermells.
Tant el Simporte com el antiporte, són també anomenats transports acoblats, ja que no es poden dur a terme si no estan presents els dos tipus de soluts.
Es troba al domini basal dels eritròcits 2.2.1. Proteïnes transportadores: Ionòfors Especialitzades en transportar ions.
Són molècules hidròfobes.
Envolten/protegeixen la càrrega del ió transportat perquè travessi l'interior hidròfob a favor del seu gradient.
Aquestes substàncies tenen la propietat de poder incorporar-se a les membranes i augmentar la permeabilitat a certs ions.
En general són fabricats per bacteris com mecanismes defensius.
Existeixen dos tipus diferents: - Transportadores mòbils S'uneixen reversiblement a un ió que es troba en el medi amb major concentració, giren a la bicapa i l'alliberen en l'altre costat de la membrana.
- Formadores de canals Són proteïnes amb estructura helicoïdal. A l'interior de l'hèlix hi ha una regió hidrofílica que permet el pas de ions monovalents (amb una sola càrrega elèctrica).
2.2.2. Proteïnes transportadores: Aquaporines (AQP) Són canals especials amb estructura helicoïdal que permeten el pas selectiu de H20. No són canals iònics. En certes classes de cèl·lules, per exemple en algunes cèl·lules renals, es requereix un major transport de H20 que el aconseguit exclusivament amb la difusió simple (osmosi). L'estructura de les aquaporines és semblant a la dels ionòfors formadors de canals.
L'observació de que la permeabilitat a l'aigua d'alguns teixits era excessivament alta per ser explicada només per simple difusió a través de la membrana lipídica, va ser fonamental per al desenvolupament del concepte d'un canal específic per al transport d'aigua.
Avui dia s'ha demostrat l'existència d'una família de canals proteics específics d'aigua que faciliten el seu moviment transcel·lular, denominades aquaporinas (AQP). Les AQP són, per tant, una família de proteïnes intrínseques de membrana que funcionen com a canals selectius d'aigua a la membrana plasmàtica de les cèl·lules de diferents teixits transportadors d'aquesta.
Per canal es satura abans En condicions típiques la cèl·lula manté gradients de concentració: [K +] intracel·lular = 100 mM > [K +] extracel·lular = 5 mM [Na+] intracel·lular = 10-20 mM < [Na+] extracel·lular = 150 mM [Ca +] intracel·lular 1000 - 10000 vegades menor que la [Ca+] extracel·lular Els gradients de concentració constitueixen un mitjà per emmagatzemar energia en la cèl·lula.
La cèl·lula utilitza la energia potencial emmagatzemada en gradients iònics per executar el transport d'altres soluts.
Com s'aconsegueixen aquests gradients? 3. Transport actiu - Es transporten molècules en contra del seu gradient de concentració - Implica una despesa energètica (hidròlisi d'ATP) Tipus de bombes iòniques ATPases - Present a la totalitat de les cèl·lules animals Transport antiporte (treu 3 Na+ i entra 2 K+) Bomba tipus P (fosforilació de la proteïna) Regula el volum cel·lular Transport de sucres i aminoàcids Crea gradients de Na+ i K+ importants en la generació d'impulsos en cèl·lules nervioses i musculars La concentració del Na+ és aproximadament 10 vegades major a l'exterior cel·lular que en citoplasma, mentre que la concentració del K+ és més alta a l'interior que a l'exterior. Aquest gradient iònic es manté gràcies a la bomba Na+-K+ la qual utilitza l'energia derivada de la hidròlisi de l'ATP per transportar Na+ i K+ en contra del seu gradient de concentració.
1. El Na+ s'uneix a llocs de gran afinitat a l'interior cel·lular 2. Aquesta unió estimula la hidròlisi d'ATP i la fosforilació de la bomba, el que indueix un canvi en la configuració de la bomba, la qual cosa comporta que el Na+ quedi exposat a la superfície extracel·lular i es redueixi la seva afinitat pel lloc d'unió .
3. El Na+ és alliberat al fluid extracel·lular 4. En aquest mateix moment queden exposats al fluid extracel·lular llocs de gran afinitat pel K+.
5. La unió del K+ estimula la hidròlisi del fosfat, la qual cosa indueix un segon canvi de configuració. El lloc d'unió del K+ queda exposat al citoplasma cel·lular i el K+ és alliberat a l'interior de la cèl·lula.
La bomba té tres llocs d'unió per al Na+ i dos per al K+, per tant en cada cicle es transporten 3 Na+ i 2 K+ a través de la membrana a costa de la hidròlisi d'una molècula d'ATP.
La fosforilació de la proteïna provoca un canvi de configuració essencial en dins de la proteïna.
Els canvis de conformació són necessaris per modificar l'afinitat de la proteïna pels ions que transporta.
La proteïna ha de transportar els ions des concentracions baixes i per tant ha de tenir una afinitat alta pels ions que transporta. Després ha alliberar on aquestes concentracions són molt més grans, per això en aquest moment l'afinitat per aquest ió ha de disminuir.
El canvi d'afinitat de la proteïna pels ions que transporta és diferent en ambdós costats de la membrana, la qual cosa pot explicar-se mitjançant un canvi de forma de la proteïna.
L'establiment de gradients de concentració com els de Na+, K+ constitueix un mitjà per emmagatzemar energia en la cèl·lula. La cèl·lula utilitza l'energia potencial emmagatzemada en gradients iònics per executar el transport d'altres soluts.
Altres bombes tipus P • Transport secundari de soluts (llevats, bacteris, plantes) • Regulació del creixement vegetal (acidificació de la paret) • Control del pH del citosol Transport actiu de H+ fora de la cèl·lula. El transport de H+ en les cèl·lules de l'estómac resulta en l'acidificació del suc gàstric. Hi ha bombes de H + estructuralment diferents als lisosomes i en els endosomes. En mitocondris i cloroplasts la bomba de H+ opera de manera inversa, amb un moviment de ions sota el gradient electroquímic i donant lloc a la síntesi d'ATP.
El suc gàstric humà conté una solució d'àcid clorhídric (H + Cl-) 0.1 M. Aquest mitjà fortament àcid desnaturalitza les proteïnes ingerides, facilitant la digestió per enzims proteolítics, com la pepsina que funcionen a pH àcid. L'àcid clorhídric és produït per les cèl·lules parietals (o cèl·lules oxínticas) que entapissen la mucosa gàstrica. El procés implica una ATPasa situada a la membrana apical de la cèl·lula, la part que s'enfronta al lumen de l'estómac.
El transport actiu de H+ cap a l'exterior de la cèl·lula, ATP-dependent, aniria acompanyat d'un transport passiu de Cl- per mantenir la electroneutralitat. Aquest transport es faria a través d'una Cl-permeasa. El resultat net és que a l'estómac hi ha una concentració de HCl un milió de vegades més gran que en citoplasma de la cèl·lula. El protó excretat per la bomba de protons prové de la hidratació del CO2 per una anhidrasa carbònica. El bicarbonat produït és, al seu torn intercanviat per clor en una proteïna intercanviadora.
Ex: Cèl·lules de la paret de l'estómac En el estómac el pH és àcid. Hi ha una concentració elevada de HCl que es forma en el lumen del estómac.
Contribueixen a la formació d'àcid clorhídric per al suc gàstric. Com el pH de la cèl·lula és 7 i el pH del suc gàstric és 1, hi ha segregació de H+ en contra del gradient.
La concentració de protons anirà augmentant i s’ha de garantir que surtin de la cèl·lula encara que a fora ni hagi més. Per tant, el que ens garanteix que ho pugem treure, encara que sigui en contra del gradient, son les bombes.
Aquests protons s’associen amb el Cl- i es forma HCl.
El CO2 passa per difusió simple (transport passiu) i forma bicarbonat Comparant la purina amb el procés de difusió, aquesta es satura més ràpid perquè té mes velocitat.
Entra Cl- per cotransport antiport (transport passiu per una proteïna carrier) (es fosforila, fa cotransport uniporte) Transporta Ca2+ activament fora de la cèl·lula tot i que les concentracions intracel·lulars de Ca2+ són extremadament baixes. Aquestes baixes concentracions fan a la cèl·lula molt sensible als petits increments de Ca2+ intracel·lular. Aquests increments en la [Ca2+ ] intracel·lular juguen un paper molt important en els senyals cel·lulars que participen en la contracció muscular.
• Present a la membrana plasmàtica i en les del RE • Activa el transport de Ca2+ fora del citoplasma (espai extracel·lular o llum del RE) S'encarrega de mantenir els nivells intracel·lulars de calci a un nivell baix. En algunes cèl·lules, com els eritròcits, està localitzada a la membrana cel·lular i la seva funció és transportar Ca 2+ fora de la cèl·lula. No obstant això, en les cèl·lules musculars, la bomba Ca2+ -ATPasa es troba a la membrana del reticle sarcoplàsmic. La bomba transporta el Ca2+ des del citosol cap a l'interior de l'orgànul, que concentra i emmagatzema el calci. La sortida del Ca 2+ del reticle sarcoplàsmic al citosol muscular origina la contracció de la cèl·lula i es requereix una ràpida eliminació d'aquest calci perquè la cèl·lula es relaxi.
La bomba Ca2+ -ATPasa funciona d'una manera molt semblant a la bomba Na+ K+-ATPasa: dos ions de Ca2+ són transportats fora del citosol per cada molècula d'ATP hidrolitzat. L'activitat d'aquesta bomba està regulada de manera que si la concentració de Ca2+ augmenta, la velocitat de bombament augmenta fins que la concentració del citosol es redueix a 0.1 mM.
A l'interior del reticle sarcoplàsmic, hi ha dues proteïnes capaces d'acomplexar grans quantitats de calci: una d'elles, la calsecuestrina i proteïna fixadora del calci amb alta afinitat.
Aquesta proteïnes serveixen com a magatzem de calci i redueixen les concentracions de calci lliure a les vesícules sarcoplàsmiques, reduint el gradient en contra del qual ha de treballar la bomba.
Ex: RS de les cèl·lules musculars Es fosforila.
El transport te lloc de forma cotransport uniporte • Utilitzen l'energia de l'ATP • No formen proteïnes intermèdies fosforilades • Transport de H+ a través de les membranes de orgànuls i vacúols - Tenen dominis altament conservats d'unió amb l'ATP (ATP binding cassettes) Present en cèl·lules procariotes i eucariotes (més de 100 famílies diferents) En procariotes: transport de ions, sucres, aminoàcids.
En eucariotes: relacionat a més amb expressions gèniques (fibrosi quística, alteració en el transport de Cl-) Poden actuar exportant soluts cap a l'exterior del citoplasma, o important soluts És un grup molt antic i extraordinàriament divers de proteïnes que es troben en arquees, eubacteris i eucariotes. Pateixen canvis conformacionals durant el procés de transport, però no es fosforilen durant el mateix (a diferència de les ATPases de tipus P). Poden actuar exportant soluts cap a l'exterior del citoplasma, o important soluts.
Transportadors ABC-ATPasa de tràfic 1. – Substrat 2. - Proteïna de membrana externa (purina) 3. - Proteïna de l'espai periplàsmic (Proteïna ABC) 4. - Proteïna integral (permeasa) 5. - ATP Proteïna integral (purina) En el primer cas (exportació), presents en tots els organismes, la unitat bàsica es compon de dos dominis funcionals: un domini transmembrana, molt divers entre les diferents bombes, i un domini citoplasmàtic més conservat ("casset" d'unió de l'ATP, ABC), on resideix l'activitat ATPasa. La proteïna funcional està formada per la unió de dues unitats bàsiques que poden ser iguals o diferents (dos dominis transmembrana + 2 ABC).
Les ATPases ABC d'importació estan restringides a procariotes, tant arquees com eubacteris.
Tenen una estructura similar a les ATPases "d'exportació", però a més tenen una proteïna extracel·lular d'unió al substrat, de manera que també es coneixen com a "sistemes de transport dependents d'una proteïna d'unió".
Les ATPases d'exportació solen tenir els dominis transmembrana i ABC en el mateix polipèptid, mentre que en les d'importació es troben en polipèptids diferents.
Porina o altres proteïnes de la membrana externa ajuden a difondre el substrat des del mitjà fins l'espai periplàsmic.
Proteïna ABC del espai periplàsmic (oberta) s'uneix al substrat per afinitat i canvia la seva conformació (tancada) Permeasa (heterodímer de proteïna integral) s'uneix al complex Proteïna ABC-substrat i canvia de conformació obrint el canal de pas Descàrrega del substrat en el citoplasma Hidròlisi d'ATP catalitzada per les proteïnes ABC perquè la proteïna integral torni al seu estat energitzat inicial Transporte actiu secundari Algunes similituds i diferències entre les cèl·lules animals i les vegetals en relació amb el transport de soluts intervingut per transportadors.
- En les membranes plasmàtica de les cèl·lules animals s'utilitza un gradient electroquímic de Na+ per impulsar el transport actiu de soluts, ja que es te de garantir que en el interior hi hagi poca concentració de Na+.
Comparació de proteïnes transportadores: una realitza cotransport sinporte, i l’altre antiporte.
Comparació entre les proteïnes: una transporta 2 soluts i l’altre nomes en transporta un.
Les proteïnes canvien la conformació per la fosforilació.
- En cèl·lules vegetals, bacteris i fongs, amb aquesta mateixa finalitat s'utilitza un gradient electroquímic de H+, aquesta bomba també es troba en el vacúol.
En el domini apical tenim el cotranportador de soluts, de glucosa. També hi ha Na+, però no deix que s’acumuli perquè sinó no hi hauria transport de glucosa La glucosa passa a la sang per transport uniporte en el domini basal El moviment de la glucosa a través de la membrana plasmàtica apical contra un gradient de concentració passa mitjançant cotransport amb ions Na+. La concentració de Na+ es manté molt baixa dins de les cèl·lules per acció del sistema del transport actiu primari (ATPasa), localitzat a la membrana basal i lateral, que bomba ions Na+ fora de la cèl·lula contra un gradient de concentració. La tendència dels ions sodi per difondre cap a dins a través de la membrana apical seguint el seu gradient de concentració és "controlada" per les cèl·lules epitelials que dirigeixen el cotransport de molècules de glucosa cap a dins de la cèl·lula contra un gradient de concentració. Es diu que les molècules de glucosa són impulsades per un sistema de transport actiu secundari.
Si no té lloc la bomba no es pot transportar la glucosa Transport de macromolècules: 1. Endocitosis Per alimentar-se o defensar-se - Incorporació de macromolècules per vesiculació (virus, cèl·lules mortes, enzims, àcids nucleics, histones ... etc.) - Les molècules són englobades per la membrana i s’incorporen a la cèl·lula com a vesícula - Comporta despesa energètica (ATP → ADP + P) [No confondre amb el transport actiu] Fases: - Fixació del material a transportar (glicocàlix-receptor) - Detecció del material a transportar - Invaginació de la membrana, incorpora les substàncies en la cèl·lula.
- Formació de la vesícula (endosoma) - Despreniment de la vesícula (vesícula intracel·lular, fagosoma) - Fusió de fagosoma amb lisosomes (fagolisosomas) Aquesta fusió té lloc perquè els lisosomes són els que fan la digestió.
Hi ha tres tipus d’endocitosis.
 Fagocitosi Partícules de grans dimensions (> 250 nm) Cèl·lules especialitzades en la defensa (melsa, sang, fetge)  Pinocitosis Partícules de mida petita Dissoltes en el líquid extracel·lular En la majoria de les cèl·lules eucariotes  Transport mediat per receptor Molts específic En dominis de membrana molt rics en proteïnes que s’encarreguen del reconeixement.
La vesícula de endosoma es protegeix del medi amb una coberta proteica (clatrina) 1.1. Fagocitosis La fagocitosi s'inicia per la unió de partícules -materials inerts, microorganismes o cèl·lules mortes - a receptors en la superfície cel·lular, possiblement en pseudopodis ja present a la superfície de cèl·lules com ara macròfags.
1. Emissió de projeccions laminars (m. ondulants) 2. Envoltar la partícula 3. Formació d'un vacúol d'endocitosis 4. Separació de la M.P.
5. Introducció al citoplasma L’endosoma s’anomena fagosoma.
La fagocitosi per Trichomonas vaginalis: noves perspectives Un macròfag fent fagocitosis d’un paràsit.
Alguns organismes unicel·lulars, com les amebas, també fan fagocitosis per a alimentar-se.
Els animals pluricel·lulars la fagocitosis la fan per a protegir-se (macròfags, neutròfils) i eliminar cèl·lules velles o danyades.
1.2. Pinocitosis En contrast amb la fagocitosis (cèl·lules especialitzades), la pinocitosis es comú en totes les cèl·lules eucariotes.
1.3. Endocitosis mediat per receptors S’incorpora vesícules recobertes de clatrina - molècula proteiques - virus - partícules <150 nm - concentrar i ingerir molècules que s'uneixen a receptors específics Clatrina: - Proteïna de material filamentós - Forma una estructura poligonal - Recobreix part de la membrana (2%) - Afavoreix el despreniment - Capta els receptors d'unió a la molècula transportadora Trisquelió: monòmer de clatrina: 3 cadenes pesades i 3 lleugeres In vitro la clatrina pot polimeritzar formant tres estructures diferents anomenades 'mini-coat', 'hexagonal barrel' i 'soccer ball', respectivament amb simetries tetrahèdriques, D6 i icosaèdrica. El nombre de trisquelions de clatrina que conté cadascuna d'elles és de 28, 36 i 60 Les tres pesades formen un trímer pels C-terminals formant un trisquelión. Cada cama a més de les regions proximals i distals tenen un genoll flexible on la molècula es doblega i uns peus que serveixen per interaccionar amb les proteïnes adaptadores.
Els estudis estructurals demostren la rigidesa de la molècula excepte a la zona del genoll on es permet duplicitats i girs permetent a la mateixa molècula formar pentàgons i hexàgons. Els peus seleccionaran les molècules per incloure-les en la vesícula i projecten cap al centre per contactar la membrana. Aquí és on es troben els llocs d'unió al receptor perfectament col·locats per interaccionar amb ells.
Les adaptinas són una altra classe de proteïnes que formen les cobertes de clatrina que d'una banda adapten la coberta de clatrina a la membrana vesicular i de l'altra ajuden a seleccionar les molècules que seran transportades.
Formació de vesícules de clatrina: Comencen com una fossa coberta amb clatrina Les molècules de clatrina s'ensamblen i comença a formar-se la vesícula.
Una proteïna petita, la Dinamina, s'uneix al GTP, s'ajusta com un anell al coll de cada fossa quan aquesta està profundament invaginada, la proteïna Dinamina juntament amb altres associades provoca la constricció del coll i es desprèn la vesícula.
Incorporació de vesícules recobertes per clatrina: Quan està en el interior, la adaptina perd la afinitat per la clatrina, aquesta es desprèn i es reutilitzada Quan es perd la coberta de clatrina, s’activa una bomba de H+, provocant un pH àcid.
Quan el interior està acidificat, s’allibera el receptor Una vegada s’ha unit amb el lisosoma, té lloc la digestió.
vesícula + lisosoma = lisosoma secundari Ex: Transport de colesterol El colesterol es transporta per la sang unit a lipoproteïnes de baixa densitat (LDL). Cada LDL és una partícula esfèrica, que conté aprox. 1500 molècules de colesterol. Aquesta esfera és una monocapa lipídica amb una única molècula de proteïna. Un extrem d'aquesta proteïna sobresurt de l'esfera per unir-se als receptors específics.
Un cop lligada als receptors es formen vesícules revestides que penetren al citoplasma.
Aquestes vesícules perden immediatament la clatrina que torna a la membrana a través d'un sistema de vesícules que es coneixen com endosomes (perifèric o temprà, pH àcid 5-7, presenta projeccions tubulars; interns o tardans, pH més baix) El pH baix facilita que es desacoplin les molècules transportades dels receptors. Els receptors abandonen el endosoma a l'interior de vesícules que s'emeten des del endosoma cap a la membrana plasmàtica (reciclatge de receptors) S’incorpora de la membrana gràcies a l’endocitosis mediada per receptors, i es forma la vesícula.
Transport de proteïnes receptores entre els diferents dominis de les cèl·lules de l'epiteli intestinal → endosoma perifèric Transport vesicular entre dominis de membrana A través dels endosomes primerencs o perifèrics les proteïnes incorporades a la cèl·lula per endocitosi poden ser transferides a altres dominis de la membrana plasmàtica cel·lular.
Ex: entre el domini apical i basolateral de les cèl·lules de l'epiteli.
Endosoma: conjunt complex de tubs de membranes i vesícules grans connectades.
Endosoma primerenc: just per sota de la membrana plasmàtica.
Endosoma tardà: més propers al nucli.
L'interior dels endosomes es manté àcid mitjançant la bomba de H + (protons) impulsada per ATP, present en la membrana de l'endosoma. L'ambient àcid de l'endosoma té un paper crucial en el procés de distribució perquè permet que molts receptors alliberin la seva càrrega.
Després d'haver ingressat a l'endosoma els receptors poden prendre camins diferents que varien d'acord amb el tipus de receptor: 1. - La majoria tornen al mateix domini de la membrana plasmàtica del qual procedeix.
Ex: receptor del LDL 2. - Alguns viatgen als lisosomes on es degraden 3. - Alguns es dirigeixen cap a un domini diferent de la membrana plasmàtica, on transfereixen les seves molècules d'un espai extracel·lular a un altre, un procés anomenat transcitosis.
Ex: anticossos que passen a través de la llet materna als lactants Macropinocitosis: la membrana es projecta i s’uneix sobre si mateixa, fent que la vesícula que entra sigui major.
Si en la transcistosis les vesícules no tenen clatrina, sinó que les vesícules estan recobertes de cabeolina, s’anomena retrotranscistosis.
Entren per endocitosis mediada per receptors.
L’acidesa provoca que el ferro es desprengui.
2. Exocitosis Procés invers a l'endocitosi i és utilitzat perquè la cèl·lula aboqui a l'exterior diverses substàncies com enzims o hormones.
- És la fusió de vesícules produïdes principalment per l'aparell de Golgi amb la membrana plasmàtica.
- Les vesícules es formen al TGN (xarxa trans de Golgi) de l'aparell de Golgi i viatgen fins a la membrana plasmàtica amb qui es fusionen.
Hi ha dos tipus de exocitosi: constitutiva i regulada.
La exocitosi constitutiva es produeix en totes les cèl·lules i s'encarrega d'alliberar molècules que formaran part de la matriu extracel·lular o bé serveixen per regenerar la pròpia membrana cel·lular. És un procés continu de producció, desplaçament i fusió, amb diferent intensitat de trànsit segons l'estat fisiològic de la cèl·lula. Les vesícules provenen del C. de Golgi.
La exocitosi regulada es produeix només en aquelles cèl·lules especialitzades en la secreció, com ara les productores d'hormones, les neurones, les cèl·lules de l'epiteli digestiu, les cèl·lules glandulars i altres.
Secreció de substàncies a òrgans o als vasos (glàndules exocrines).
Secreció al entorn local (pancreàtica, neurotransmissors) Les vesícules de secreció regulada no es fusionen espontàniament amb la membrana plasmàtica sinó que necessiten un senyal que és un augment de la concentració de calci o un estímul (nerviós o hormonal). A més necessiten ATP i GTP.
La diferencia es troba en la senyal. La endocitosis constitutiva no implica cap senyal, ja que té lloc en totes les cèl·lules. Mentre que en la endocitosis regulada la senyal és una hormona, un neurotransmissor...
El reticle endoplasmàtic sintetitza proteïnes que passen a l’aparell de Golgi.
A) Hi ha acumulació de vesícules fins que hi hagi una senyal, per tant és exocitosis regulada.
B) Exocitosis constitutiva C) Endocitosis mediada per receptor, perquè és recicla el receptor. (Al dibuix faltaria la clatrina) Especialitzacions de la membrana plasmàtica  Microvellositats Tenen més superfície de contacte per tenir més receptors, per tant tenen més proteïnes de canal.
Diferenciació altament especialitzada - abundants i constants en la seva morfologia - ultraestructura: microfilaments d'actina, miosina, espectrina (contracció) - cara externa: glicocàlix, per retenir determinades partícules Els estereocilis estan rodejats de líquid que fan que les microvellositats es moguin i per tant es toquin entre si. Al tocar-se les unes amb les altres es desporalitzen provocant que s’activin els canals per on entra Ca2+.
Aquest transport té lloc a favor del gradient, no implica gasto energètic. És transport passiu.
També provoca l’apertura de canals de K+.
Si augmenta molt el calci, s’alliberen neurotransmissors, per tant tenim una exocitosis regulada.
 Membrana dels espermatozoides 3 parts, membrana continua Mosaic de diferents dominis  Cèl·lules molt especialitzades per entrar el material genètic.
Ric en receptors per reconèixer la zona pel·lúcida del òvul. En el acrosoma hi ha enzims que dissolen la zona pel·lúcida del òvul.
Té exocitosis de regulació, i la senyal és el contacte.
Els mitocondris és troben en la cua i donen l’energia.
Beina de mielina → Cèl·lules nervioses Enrotllament de la membrana plasmàtica de les cèl·lules de Schwann sobre si mateixes (provoca que tingui moltes proteïnes transportadores): - complex de làmines de membrana plasmàtica envolten els axons d'algunes cèl·lules nervioses - protecció, transmissió d'estímul ...
Biosíntesis de la membrana plasmàtica La membrana no s’origina de nou.
Procés de reciclatge continu: La membrana flueix per mitjà de vesícules des RE a través del complex de Golgi.
Es manté l'asimetria. S'estableix en el RE, conforme van afegint els lípids i les proteïnes a la bicapa.
La major part dels components de la membrana cel·lular es formen en una xarxa tridimensional irregular d'espais envoltada al seu torn per una membrana, anomenada reticle endoplasmàtic (RE). L'aparell de Golgi està format per piles de sacs aplanats embolicats en membrana; aquest complex rep les molècules formades en el reticle endoplasmàtic, les transforma i les dirigeix cap a diferents llocs de la cèl·lula.
El transport de lípids i proteïnes des del RE cap a l'aparell de Golgi i d'aquest fins a la membrana, es porta a terme mitjançant el brot continu i la fusió de les vesícules de transport.
En general les vesícules que broten de les membranes tenen una coberta proteica en la seva superfície citosòlica i per tant es denominen vesícules recobertes.
Com les proteïnes i els lípids es transporten per aquesta via molts d'ells pateixen diverses modificacions químiques, com l'agregat de cadenes laterals d'hidrats de carboni i la formació de ponts disulfurs (en els polipèptids) que estabilitzen l'estructura proteica.
 Vesícules cobertes COP II  Síntesis de proteïnes Una mateixa molècula d'ARN missatger pot ser traduïda simultàniament per diversos ribosomes (un grup de ribosomes s'anomena un polisoma).
 Manteniment de la asimetria de la membrana El colesterol no està ficat perquè no es sintetitza en la cèl·lula.
...