Proteínas

• Proteínas de membrana: 

Como la membrana es semipermeable, esto le permite a la célula intercambiar moléculas y nutrientes con el espacio extracelular.

Cuando atraviesan totalmente la membrana, se denominan proteínas transmembranosas. d proteínas integrales o a lípidos de la membrana. d c 

Proteínas de membrana

Las proteínas son otro de los constituyentes principales de la membrana y son de dos tipos: integrales de membrana y periféricas. Una de las diferencias principales entre ellas es que las proteínas integrales de membrana sólo se pueden eliminar por la rotura de la bicapa lipídica por acción de un detergente, mientras que las periféricas pueden separarse con otros tipos de extracción más complejos y delicados pero que mantienen intacta la bicapa. 

PROTEÍNAS

Constituyen la mayor parte de la membrana bacteriana (hasta el 80% en peso seco). Existe una gran variedad de tipos de proteínas en una misma bacteria (hasta 200), pero la composición y proporción concreta varía según las condiciones de cultivo.

-Funciones que desempeñan las proteínas de la membrana plasmática: 

* Transportan moléculas específicas hacia el interior o el exterior de la célula. 

* Actúan como puentes estructurales entre el citoesqueleto de la célula y/o la matriz extracelular. 

* Actúan como receptores de las señales químicas del medio y transmiten estas señales al interior de la célula. 

* Son enzimas que catalizan reacciones asociadas a la membrana.

: Proteínas periféricas de membrana 

- Se clasifican según su disposición en

Según su localización en la membrana, y su grado de unión con la porción lipídica, se distingue entre:

c. Proteínas integrales o intrínsecas (interior): Pueden asociarse a la membrana por una cara, mediante un grupo o sector lipofílico (afinidad a los lípidos). 

proteínas integrales de membrana (=endoproteínas): son proteínas estrechamente unidas a la membrana, por lo general atravesadas en plena bicapa lipídica. Son difíciles de extraer, teniéndose que recurrir a detergentes y/o disolventes orgánicos para separarlas respecto de los lípidos. Las proteínas integrales pueden desplazarse lateralmente en la bicapa lipídica, pero no son capaces de rotar, por lo que siempre presentan una determinada orientación o polaridad. Algunas presentan hidratos de carbono que sobresalen hacia la superficie externa (glucoproteínas). Proteínas periféricas (= epiproteínas): unidas a la superficie de la membrana, de forma más débil, por lo que son más fáciles de extraer y purificar. Incluso algunas establecen contactos sólo transitorios con la membrana.

Proteínas integrales de membrana

. Proteínas periféricas o extrínsecas (exterior): Son solubles y se asocian mediante interacciones débiles a otras Las proteínas periféricas de membrana no están insertadas en la membrana si no que están asociadas de forma indirecta mediante la interacción con las proteínas de membrana.

Las proteínas integrales de membrana están embebidas dentro de la membrana y muchas de ellas son capaces de atravesarla dejando partes expuestas a cada uno de los lados de la membrana, otras están ancladas de una manera u otra a la membrana.

Estas proteínas integrales de membrana también se llaman proteínas transmembrana. Al igual que sucede con los fosfolípidos, estas proteínas son anfipáticas quedando expuestas al medio extracelular e intracelular parte hidrofílica. Muchas de las proteínas transmembrana tienen adicionados carbohidratos que quedan expuestos en la superficie de la célula para desarrollar funciones específicas como las interacciones célula-célula.

Hay otras proteínas que se encuentran únicamente en la parte interna de la célula, y se asocian a la parte interna de la bicapa lipídica, formando un parte de ellas de la monocapa, ya que, al ser anfipáticas, una parte se embebe en la parte lipídica de la membrana y la otra parte queda expuesta al citosol al ser hidrofílica.

Otras proteínas se encuentran enteramente por fuera de la bicapa lipídica (ya sea por dentro o por fuera de la célula), y están ancladas por uno o dos grupos lipídicos.

Proteínas transportadoras de membrana: 

Los transportadores de membrana son proteínas integrales de membrana especializadas en llevar a cabo el transporte específico de iones y pequeñas moléculas hidrosolubles a ambos lados de las membranas celulares.

Dado que estas moléculas no pueden atravesar por sí solas el corazón hidrofóbico de las bicapas lipídicas, estas proteínas le permiten a la célula: mantener ambientes diferencialmente definidos, ingerir nutrientes, excretar productos residuales del metabolismo y regular las concentraciones de iones y moléculas.

Las proteínas transportadoras se han clasificado en dos grandes grupos: los canales y los transportadores. Los transportadores unen de manera específica la molécula a transportar y sufren cambios conformacionales para poder movilizarlas. A su vez, los canales no unen moléculas, sino que forman un túnel a partir del cual estas transitan libremente, excluidas simplemente por su radio molecular.

Además de esta clasificación, existen otras que toman en cuenta la cantidad de moléculas a ser transportadas, la dirección en que son transportadas, la dependencia o no de energía y la fuente de energía que utilizan.

Transporte a través de la membrana celular

La síntesis de una membrana fue el evento evolutivo final que permitió dar origen a las células.

Absolutamente todas las membranas celulares constituyen barreras que se oponen al libre paso de iones y moléculas hacía dentro y fuera de las células. No obstante, deben permitir la entrada de aquellas que sean vitales para su funcionamiento, así como la salida de desechos.

Por tanto, el tráfico de moléculas en ambas direcciones es llevado a cabo de manera selectiva. Es decir, la célula decide a quién deja entrar o salir de ella y en qué momento.

Para lograr esto, se vale de la existencia de proteínas transmembranales especializadas que funcionan como canales o compuertas de paso, denominadas transportadores de membrana.

Alrededor del 20% de los genes de una célula codifican para estas proteínas transportadoras de membrana. Esto nos da una idea de la relevancia que el transporte tiene para el funcionamiento celular.

En tal sentido, el estudio de estas proteínas cobra gran importancia tanto en la identificación de blancos quimioterapéuticos, así como de posibles medios de transporte para fármacos al interior de células diana.

Funciones de los transportadores de membrana

Los transportadores celulares son los responsables de realizar la transferencia de solutos de naturaleza orgánica e inorgánica a través de las membranas celulares.

Esta transferencia es llevada a cabo de manera específica solo en los momentos en los que la célula lo necesita a fin de:

– Mantener los gradientes electroquímicos celulares, indispensables para la realización de funciones vitales tales como la producción de energía demandada por la célula y la respuesta a estímulos en membranas excitables.

– Tomar del medio macro y micronutrientes necesarios para proveer a la célula de los monómeros que constituirán los esqueletos de sus macromoléculas constituyentes (ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos).

– Responder a estímulos y por ende participar en procesos de señalización celular.

Tipos de proteínas transportadoras de membrana

Los transportadores de membrana se han clasificado según el tipo de transporte que llevan a cabo en dos grandes categorías: los canales y los transportadores.

Proteínas canal

Las proteínas canal median el transporte pasivo de moléculas de agua, así como de diversos tipos específicos de iones. Este tipo de transporte no requiere energía para ser llevado a cabo y transcurre de manera espontánea a favor del gradiente de concentración de la molécula a ser transportada.

El nombre de canales se lo deben a que la estructura que adquieren estas proteínas se asemeja a un túnel, a través del cual ocurre el paso simultáneo de numerosas moléculas que son seleccionadas en base a su radio molecular. Es por esta razón que estos transportadores pueden ser considerados un tamiz molecular.

Entre las funciones asociadas a estos transportadores destacan la creación, mantenimiento y disrupción de gradientes electroquímicos a través de las membranas celulares.

No obstante, muchos otros canales alternan entre estados abiertos o cerrados en respuesta a la llegada o eliminación de determinados estímulos.

Dichos estímulos pueden ser de naturaleza eléctrica en canales dependientes de voltaje, química en canales dependientes de ligando o física en canales que responden a cambios mecánicos como de tensión o deformación.

Transportadores

Las proteínas transportadoras también son denominadas carriers o permeasas. Se valen de los gradientes electroquímicos para realizar el transporte a uno u otro lado de la membrana.

Este tipo de proteínas transportadoras, pueden mediar dos tipos de transporte. El transporte pasivo facilitado de una molécula en una sola dirección y a favor de un gradiente de concentración o el cotransporte de dos moléculas diferentes.

A su vez, el cotransporte en una misma dirección es llevado a cabo por simportadores y en direcciones opuestas por antiportadores.

Por otra parte, a diferencia de los canales, los cuales permiten el paso simultáneo de muchas moléculas a su través, los transportadores solo permiten el paso limitado y específico de un determinado número de moléculas. Para asegurarse de ello, presentan sitios específicos de unión.

En tal caso, una vez que ocurre la unión de la molécula al transportador este último sufre un cambio conformacional que expone el sitio de unión al otro lado de la membrana, favoreciendo de esta manera el transporte.

Esta dependencia de un cambio estructural en proteínas transportadoras disminuye la velocidad a la cual son transportadas las moléculas.

Tipos de transportadores

En base a la dependencia o no de energía para poder llevar a cabo el transporte, las proteínas transportadoras pueden ser clasificadas en: transportadores facilitadores pasivos y transportadores activos.

– Transportadores facilitadores pasivos

Los transportadores facilitadores pasivos no requieren del suministro de energía y realizan el transporte de moléculas desde una zona de alta concentración a una de baja concentración.

– Transportadores facilitadores activos

En contraste, los transportadores activos requieren del aporte de energía para mover sustancias en contra de su gradiente de concentración. Este mecanismo responde a un proceso de transporte activo.

Transportadores Primarios (bombas)

Las bombas llevan a cabo el transporte de iones y moléculas hacía los medios intracelular y extracelular, empleando un mecanismo de transporte activo primario.

Es decir, emplean la energía proveniente de la hidrólisis de ATP para lograr que el movimiento “cuesta arriba de iones y moléculas” se convierta en un proceso energéticamente favorable.

Una de las funciones asociadas a este tipo de transportadores es la generación del medio ácido interno característico de los lisosomas de células animales, de las vacuolas de células vegetales y del lumen estomacal.

Transportadores activos secundarios

Estos transportadores aprovechan la energía liberada durante el cotransporte de un ión a favor de su gradiente electroquímico para poder transportar otra molécula en contra de su gradiente de concentración. En otras palabras, llevan a cabo el transporte activo secundario de moléculas.

Glúcidos o carbohidratos de membrana

Los glúcidos que forman parte de la membrana celular se encuentran o bien adheridos a los lípidos de la membrana o bien adheridos a las proteínas, cuando las proteínas están adheridas a cadenas cortas de azúcares (oligosacáridos) se llaman glucoproteínas mientras que si se unen a cadenas más largas de polisacáridos se llaman proteoglucanos.

Glúcidos. Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Los glúcidos se hallan asociados mediante enlaces covalentes a lípidos, a proteínas formando el Glucocalix. Estos glúcidos son oligosacáridos: -Unidos a los lípidos : glucolípidos -Unidos a las proteínas : glucoproteínas

En cualquier caso, los carbohidratos siempre se encuentran en el lado extracelular, nunca en el lado citosólico. A todo ese recubrimiento general de hidratos de carbono se le denomina capa de hidratos de carbono y es la responsable de algunas de las funciones de la membrana celular que veremos más adelante.

Esta capa de hidratos de carbono juega un papel muy importante ya que es la encargada de caracterizar a las células especializadas en una función determinada, y es la responsable del reconocimiento celular en las interacciones de estas.

Por otra parte, la capa de carbohidratos absorbe agua gracias a los propios carbohidratos por lo que sirve para conferir una superficie viscosa a la célula que permite a las células móviles como glóbulos rojos, blancos… pasar fácilmente por canales estrechos y no adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos.

Carbohidratos de Membrana • Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando glucoproteínas o bien glucolípidos. • Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas. • Ayudan a mantener unidas las células vecinas.

CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA

Unidos por enlaces covalentes a los componentes lípidos y proteínicos.

Todos los carbohidratos de la membrana plasmática se encuentran en el espacio extracelular.

El ácido siálico confiere carga negativa.

Los carbohidratos ramificados participan en la medición de las interacciones con otras células.

Los carbohidratos de los glucolípidos determinan el grupo sanguíneos.

Se encuentran unidos a los lípidos y las proteínas en forma de glucolípidos y glucoproteínas, respectivamente.

• Carbohidratos: - La superficie extracelular de la membrana plasmática posee carbohidratos unidos a lípidos, denominados glicolípidos, o a proteínas, denominadas glicoproteínas, que en su conjunto forman la glicocálix, glucocáliz o glucocálix. Estos carbohidratos son usualmente cadenas cortas de azúcares (menos de 15 unidades), por lo que se denominan oligosacáridos.

https://www.lifeder.com/proteinas-transportadoras-de-membrana/

https://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/06membrana.htm

https://cienciaybiologia.com/la-membrana-celular/

https://slidetodoc.com/el-lmite-celular-la-membrana-plasmtica-estructura-presente/

http://benitobios.blogspot.com/2007/10/membrana-celular.html

https://es.slideshare.net/franciscoloayzalozano/membrana-celular-32107573

https://slidetodoc.com/pedagoga-en-cs-nat-y-biologa-universidad-de/

https://www.asturnatura.com/articulos/envoltura-celular/membrana-plasmatica.php