PUBLICADO POR: MARIA DEL REFUGIO DENISE CLAVIJO CORNEJO
UAM IZTAPALAPA
BIOLOGÍA CELULAR
NORMA EDITH LÓPEZ DIAZ-GUERRERO
BIOLOGÍA CELULAR
NORMA EDITH LÓPEZ DIAZ-GUERRERO
lunes, 30 de noviembre de 2009
ÍNDICE
I. MEMBRANA CELULAR.
A. Modelo de Membranas
B. Lípidos y fluidez de la membrana.
C. Proteínas de membrana.
D. Asimetría de la membrana.
E. Movilidad de los componentes de la membrana.
II. TRANSPORTE DE LAS MOLÉCULAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS.
A. Transporte pasivo.
B. Transporte activo.
III. UNIONES CELULARES
A. Desmosomas.
B. Uniones estrechas.
C. Uniones comunicantes.
IV. MATRIZ EXTRACELULAR.
A. Matriz extra celular en tejidos animales.
B. Biogénesis de colágena
C. Glucosaminglicanos y proteoglicanos
V. MEMBRANA DE LOS HEPATOCITOS
A. Canículas biliares
B. Uniones celulares
C. Colágeno
VI. RESUMEN DE ARTÍCULOS
A. Regulación en la Asimetría Fosfolipídica de la Bicapa de la Membrana Plasmática
B. Modelo del Mosaico Fluido de las Estructuras de las Membranas Celulares
I. MEMBRANA CELULAR.
A. Modelo de Membranas
B. Lípidos y fluidez de la membrana.
C. Proteínas de membrana.
D. Asimetría de la membrana.
E. Movilidad de los componentes de la membrana.
II. TRANSPORTE DE LAS MOLÉCULAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS.
A. Transporte pasivo.
B. Transporte activo.
III. UNIONES CELULARES
A. Desmosomas.
B. Uniones estrechas.
C. Uniones comunicantes.
IV. MATRIZ EXTRACELULAR.
A. Matriz extra celular en tejidos animales.
B. Biogénesis de colágena
C. Glucosaminglicanos y proteoglicanos
V. MEMBRANA DE LOS HEPATOCITOS
A. Canículas biliares
B. Uniones celulares
C. Colágeno
VI. RESUMEN DE ARTÍCULOS
A. Regulación en la Asimetría Fosfolipídica de la Bicapa de la Membrana Plasmática
B. Modelo del Mosaico Fluido de las Estructuras de las Membranas Celulares
I. MEMBRANA CELULAR.
La membrana celular define la periferia de las células, separando su contenido del medio exterior. Esta compuesto de lípidos y proteínas que forman una barrera hidrofobita alrededor de la célula.
La membrana plasmática forma compartimentos cerrados alrededor del protoplasma para separar un célula de otra y así permitir la individualidad celular. La membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva y actúa como una barrera con la finalidad de mantener las diferencias en la composición entre la parte externa y la interna de la célula, la permeabilidad selectiva esta provista principalmente por canales y bombas para iones y substratos. También por medio de la membrana celular puede haber intercambio de material con el ambiente extracelular por medio de exocitosis y endocitosis y por medio de áreas especiales en la estructura membranal llamadas uniones gap puede haber intercambio de material entre las células adjuntas. En adición la membrana plasmática tiene un papel clave en las interacciones célula a célula y en la señalización transmembranal. Las membranas también forman compartimentos especializados dentro de la célula que son llamados organelos por ejemplo la mitocondria, el retículo sarcoplasmico los gránulos secretores etc.
La estructura básica de una membrana es una bicapa de fosfolípidos. Por lo general presenta una proporción de 0-10% de carbohidratos, 40% de lípidos y 60% de proteínas. Cada membrana tiene una composición química lipídica característica. Por ejemplo el tejido cerebral es rico en fosfatidilserinas mientras que el corazón y los pulmones son ricos en fosfatidilglicerol y esfingomielina. Los glóbulos rojos tienen 50% de fosfatidilserina, 18% de esfingomielina y 23% de colesterol. La bacteria Escherichia coli tiene un 70% de fosfatidilestaolamida de los lípidos de su membrana celular. En los eucariotas, todas las membranas de las células (incluyendo los orgánelos) tienen el mismo patrón general de la membrana plasmática. Existen cambios en el tipo de lípidos y, en particular, en la cantidad de proteínas y glúcidos, que varían según el tipo de membrana y el lugar que esta ocupa.
La membrana celular define la periferia de las células, separando su contenido del medio exterior. Esta compuesto de lípidos y proteínas que forman una barrera hidrofobita alrededor de la célula.La membrana plasmática forma compartimentos cerrados alrededor del protoplasma para separar un célula de otra y así permitir la individualidad celular. La membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva y actúa como una barrera con la finalidad de mantener las diferencias en la composición entre la parte externa y la interna de la célula, la permeabilidad selectiva esta provista principalmente por canales y bombas para iones y substratos. También por medio de la membrana celular puede haber intercambio de material con el ambiente extracelular por medio de exocitosis y endocitosis y por medio de áreas especiales en la estructura membranal llamadas uniones gap puede haber intercambio de material entre las células adjuntas. En adición la membrana plasmática tiene un papel clave en las interacciones célula a célula y en la señalización transmembranal. Las membranas también forman compartimentos especializados dentro de la célula que son llamados organelos por ejemplo la mitocondria, el retículo sarcoplasmico los gránulos secretores etc.
La estructura básica de una membrana es una bicapa de fosfolípidos. Por lo general presenta una proporción de 0-10% de carbohidratos, 40% de lípidos y 60% de proteínas. Cada membrana tiene una composición química lipídica característica. Por ejemplo el tejido cerebral es rico en fosfatidilserinas mientras que el corazón y los pulmones son ricos en fosfatidilglicerol y esfingomielina. Los glóbulos rojos tienen 50% de fosfatidilserina, 18% de esfingomielina y 23% de colesterol. La bacteria Escherichia coli tiene un 70% de fosfatidilestaolamida de los lípidos de su membrana celular. En los eucariotas, todas las membranas de las células (incluyendo los orgánelos) tienen el mismo patrón general de la membrana plasmática. Existen cambios en el tipo de lípidos y, en particular, en la cantidad de proteínas y glúcidos, que varían según el tipo de membrana y el lugar que esta ocupa.
Existen muchas teorías pero el modelo más aceptado es el modelo de mosaico fluido estudiado con tinción negativa y crió fractura.
• Lípidos y proteínas se encuentran dispuestos en un mosaico situándose en una configuración estable de baja energía libre.
• Las membranas son estructuras fluidas donde lípidos y proteínas se mueven dentro de la bicapa.
• Las membranas son asimétricas en cuanto a sus componentes (lípidos, proteínas, hidratos).
Los modelos de las membranas se resumen a continuación:
• Lípidos y proteínas se encuentran dispuestos en un mosaico situándose en una configuración estable de baja energía libre.
• Las membranas son estructuras fluidas donde lípidos y proteínas se mueven dentro de la bicapa.
• Las membranas son asimétricas en cuanto a sus componentes (lípidos, proteínas, hidratos).
Los modelos de las membranas se resumen a continuación:
B. Lípidos y fluidez de la membrana.
Hay una variedad muy amplia de lípidos presentes en las membranas; todos poseen una característica en común: son moléculas anfipáticas. Es decir que sus moléculas contienen una zona hidrofílica o polar y una hidrofóbica o no polar.
Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas, debido a su carácter anfipático, y en un medio acuoso se organizan espontáneamente conformando la denominada bicapa lipídica. Las cabezas polares están colocadas hacia el medio acuoso (intra y extracelular) y las colas hidrofóbicas hacia el medio lipídico, es decir, al interior de la bicapa, constituyendo la matriz de la membrana. A su vez, estas bicapas tienden a cerrarse espontáneamente sobre sí mismas formando vesículas, es decir, compartimientos cerrados en toda su extensión tridimensional, similares a una esfera.
Los fosfolípidos más frecuentes de las membranas son la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilcolina, la fosfatidilserina y la esfingomielina. Los fosfolípidos de las membranas son diacilgliceridos.
La estabilidad de las bicapas lipídicas esta dada por:
• interacciones hidrofóbicas entre las colas hidrocarbonadas.
• fuerzas de van der Waals entre las colas hidrofóbicas.
• fuerzas electrostáticas y puentes hidrogeno entre las cabezas polares de los lípidos, ya sea entre ellos mismos y con las moléculas de agua de los medios extra e intracelular.
Todas estas son uniones débiles (no covalentes) y le confieren simultáneamente estabilidad y fluidez a la membrana.
Hay una variedad muy amplia de lípidos presentes en las membranas; todos poseen una característica en común: son moléculas anfipáticas. Es decir que sus moléculas contienen una zona hidrofílica o polar y una hidrofóbica o no polar.
Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas, debido a su carácter anfipático, y en un medio acuoso se organizan espontáneamente conformando la denominada bicapa lipídica. Las cabezas polares están colocadas hacia el medio acuoso (intra y extracelular) y las colas hidrofóbicas hacia el medio lipídico, es decir, al interior de la bicapa, constituyendo la matriz de la membrana. A su vez, estas bicapas tienden a cerrarse espontáneamente sobre sí mismas formando vesículas, es decir, compartimientos cerrados en toda su extensión tridimensional, similares a una esfera.Los fosfolípidos más frecuentes de las membranas son la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilcolina, la fosfatidilserina y la esfingomielina. Los fosfolípidos de las membranas son diacilgliceridos.
La estabilidad de las bicapas lipídicas esta dada por:
• interacciones hidrofóbicas entre las colas hidrocarbonadas.
• fuerzas de van der Waals entre las colas hidrofóbicas.
• fuerzas electrostáticas y puentes hidrogeno entre las cabezas polares de los lípidos, ya sea entre ellos mismos y con las moléculas de agua de los medios extra e intracelular.
Todas estas son uniones débiles (no covalentes) y le confieren simultáneamente estabilidad y fluidez a la membrana.
Las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos que forman parte los fosfolípidos (también denominadas “colas” o grupos acilo), pueden presentarse:• saturados (sin dobles enlaces)
• monoinsaturados (con un único doble enlace)
• poliinsaturados (más de un doble enlace)
En general, los lípidos de membrana contienen un grupo acilo insaturado y otro saturado en su estructura.
La presencia de ácidos grasos insaturados aumenta la fluidez de la membrana, debido al ”quiebre” de las colas a la altura de los dobles enlaces. Esto impide, o al menos dificulta, que las colas hidrocarbonadas se compacten, restringiendo así las interacciones entre ellas. El hecho de que uno de los grupos acilo de los fosfolípidos esté saturado y el otro no, garantiza una buena fluidez dentro del rango de temperaturas fisiológicas. Por otro lado, cuando las cadenas hidrocarbonadas son cortas, tienen menor superficie para interactuar entre sí; esto último también favorece la fluidez de las membranas.
El colesterol es un esteroide que se encuentra en un alto porcentaje en la membrana plasmática de las células animales. Su concentración varía mucho de un tipo de membrana a otro; en animales hay membranas donde el colesterol constituye hasta el 50% del total de los lípidos. Contrariamente, la mayoría de las células vegetales y bacterianas carecen de colesterol.
Las funciones del colesterol se pueden resumir de la siguiente manera• Inmoviliza los primeros carbonos de las cadenas hidrocarbonadas. Esto hace a la membrana menos deformable y menos fluida, es decir, la estabiliza. Sin colesterol, la membrana necesitaría de una pared celular que le otorgue contención mecánica.
• Previene el compactamiento de las cadenas hidrocarbonadas a bajas temperaturas, ya que evita que las colas se junten, aumenten las interacciones débiles entre las mismas y se “cristalicen” (adopten una estructura muy compacta).
Factores que aumentan la fluidez de las membranas-Ácidos grasos insaturados
-Baja concentración de colesterol
-Altas temperaturas
-Colas hidrocarbonadas cortas (dificultan el empaquetamiento)
C. Proteínas de membrana.
Las células constantemente bombean iones hacia afuera o adentro a través de su membrana plasmática. En realidad, más del 50% de la energía que consume nuestro cuerpo es usado por las células nerviosas de nuestro cerebro para mantener las "bombas" que no hacen otra cosa que transportar iones a través de sus membranas. ¿Como pueden los iones ser transportados a través de una membrana impermeable a los mismos? Las células contienen proteínas que están embebidas en la bicapa lipídica de sus membranas plasmáticas y se extienden de un lado al otro de las mismas.
Las células constantemente bombean iones hacia afuera o adentro a través de su membrana plasmática. En realidad, más del 50% de la energía que consume nuestro cuerpo es usado por las células nerviosas de nuestro cerebro para mantener las "bombas" que no hacen otra cosa que transportar iones a través de sus membranas. ¿Como pueden los iones ser transportados a través de una membrana impermeable a los mismos? Las células contienen proteínas que están embebidas en la bicapa lipídica de sus membranas plasmáticas y se extienden de un lado al otro de las mismas.
Las proteínas son de dos tipos:
1. Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteínas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula
Características:
Estas proteínas requieren de tratamientos muy drásticos con reactivos como detergentes, ácidos biliares o solventes orgánicos para disociarlas de las membranas.
En muchas ocasiones están asociadas a lípidos cuando se aíslan.
Si están completamente libres de lípidos, son usualmente insolubles en buffer acuoso neutral.
1. Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteínas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula
Características:
Estas proteínas requieren de tratamientos muy drásticos con reactivos como detergentes, ácidos biliares o solventes orgánicos para disociarlas de las membranas.
En muchas ocasiones están asociadas a lípidos cuando se aíslan.
Si están completamente libres de lípidos, son usualmente insolubles en buffer acuoso neutral.
2. Proteínas periféricas: están no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma
Características:
Para disociarse de la membrana, requiere solo de tratamientos suaves como el incremento en la fuerza iónica del medio.
Se disocian y quedan libres de lípidos.
En su estado disociado son relativamente solubles en buffer acuoso neutral.
La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función: las proteínas no sólo desempeñan un rol estructural sino que además son las responsables de las funciones específicas de las membranas biológicas. Estas según su función pueden agruparse en: enzimáticas, de transporte, receptoras y de reconocimiento. Diferentes membranas tienen distinta proporción y composición de proteínas, de acuerdo a sus funciones. En otras palabras, son justamente las proteínas las que le otorgan distintas funciones a las membranas. Estas en su mayoría son proteínas globulares (estructura terciaria o cuaternaria).
Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula
Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos (véase "Transporte de materiales a través de la membrana")
Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.
Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana
Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.
Marcadores de la identidad de la célula: son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de otro organismo. Por ejemplo, las células sanguíneas tienen unos marcadores ABO que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. Al estar hacia el exterior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocalix.
Características:
Para disociarse de la membrana, requiere solo de tratamientos suaves como el incremento en la fuerza iónica del medio.
Se disocian y quedan libres de lípidos.
En su estado disociado son relativamente solubles en buffer acuoso neutral.
La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función: las proteínas no sólo desempeñan un rol estructural sino que además son las responsables de las funciones específicas de las membranas biológicas. Estas según su función pueden agruparse en: enzimáticas, de transporte, receptoras y de reconocimiento. Diferentes membranas tienen distinta proporción y composición de proteínas, de acuerdo a sus funciones. En otras palabras, son justamente las proteínas las que le otorgan distintas funciones a las membranas. Estas en su mayoría son proteínas globulares (estructura terciaria o cuaternaria).
Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula
Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos (véase "Transporte de materiales a través de la membrana")
Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.
Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana
Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.
Marcadores de la identidad de la célula: son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de otro organismo. Por ejemplo, las células sanguíneas tienen unos marcadores ABO que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. Al estar hacia el exterior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocalix.
D. Asimetría de la membrana.
En ambas caras de la bicapa no se encuentran los mismos tipos de fosfolípidos. Si bien estos en su mayoría se sintetizan en la cara citosolica del retículo endoplasmático liso, luego, por medio de movimientos del tipo flip-flop (únicamente permitidos en el REL, gracias a la presencia de flipasas), se van ubicando del lado de la bicapa que les corresponda. Por ej., la fosfatidilcolina y la esfingomielina predominan en la cara no citosolica de la membrana.
La distribución transbicapa de los lípidos a través de las membranas biologicas es asimetrico. Los lípidos que contienen colina, fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina (SM) estan princiupalmete presentes en la hoja externa de la membrana plasmática o la topologia equivalente a la hoja del lumen de los organelos. En contraste, el glicerofosfolipido que contiene una amina, fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS), estan localizado preferencialmente en la hojuela membrtanal del citoplasma. Otro fosfolipido menor como el ácido fosfatidico (PA), fosfatidilinositol (PI) fosfatidilinositol-4-monofosfato (PIP2), estan presentes en la cara citosolica de la membrana. Esta asimetría lipidica se ha caracterizado en la membrana de los eritrocitos.
La perdida de la asimetría de los fosfolipidos transmembranales con la consecuente exposición de PS en la monocapa externa, ocurre tanto en condiciones normales como patológicas.
La asimetría estructural de las membranas suele manifestarse a través de una asimetría funcional, es decir que las funciones presentes en la cara citosolica no son las mismas que aparecen en la cara no citosólica. Por ejemplo, en el caso de la membrana plasmática, las moléculas que intervienen en el reconocimiento celular se ubican casi exclusivamente en la cara expuesta hacia el medio extracelular, pues no tendría mucho sentido que dichas moléculas estuviesen expuestas hacia el citoplasma.
En ambas caras de la bicapa no se encuentran los mismos tipos de fosfolípidos. Si bien estos en su mayoría se sintetizan en la cara citosolica del retículo endoplasmático liso, luego, por medio de movimientos del tipo flip-flop (únicamente permitidos en el REL, gracias a la presencia de flipasas), se van ubicando del lado de la bicapa que les corresponda. Por ej., la fosfatidilcolina y la esfingomielina predominan en la cara no citosolica de la membrana.La distribución transbicapa de los lípidos a través de las membranas biologicas es asimetrico. Los lípidos que contienen colina, fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina (SM) estan princiupalmete presentes en la hoja externa de la membrana plasmática o la topologia equivalente a la hoja del lumen de los organelos. En contraste, el glicerofosfolipido que contiene una amina, fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS), estan localizado preferencialmente en la hojuela membrtanal del citoplasma. Otro fosfolipido menor como el ácido fosfatidico (PA), fosfatidilinositol (PI) fosfatidilinositol-4-monofosfato (PIP2), estan presentes en la cara citosolica de la membrana. Esta asimetría lipidica se ha caracterizado en la membrana de los eritrocitos.
La perdida de la asimetría de los fosfolipidos transmembranales con la consecuente exposición de PS en la monocapa externa, ocurre tanto en condiciones normales como patológicas.
La asimetría estructural de las membranas suele manifestarse a través de una asimetría funcional, es decir que las funciones presentes en la cara citosolica no son las mismas que aparecen en la cara no citosólica. Por ejemplo, en el caso de la membrana plasmática, las moléculas que intervienen en el reconocimiento celular se ubican casi exclusivamente en la cara expuesta hacia el medio extracelular, pues no tendría mucho sentido que dichas moléculas estuviesen expuestas hacia el citoplasma.
E. Movilidad de los componentes de la membrana.
Hoy se sabe que los componentes de la bicapa se mueven constantemente. Existe una difusión rápida que pasa al lado y otra lenta reguladas por enzimas o canales transportadores y el movimiento es transversal, de afuera pueden ingresar o ser tanslocados hacia la membrana externa, conocido como flip-flop, las proteínas encargadas se llaman flipasas y flopasas.
Flipasas. Son enzimas ubicadas en la membrana y responsables de ayudar en el movimiento de las moléculas de fosfolípidos entre las dos capas que componen la membrana celular (difusión transversal). El transporte catalizado por flipasas esta unido a un ATPasa; es decir la actividad del trasporte requiere de ATP y Mg 2+ y es inhibida por vanadato. La estequiometría del transporte es aproximadamente 1 ATP consumido por lípido trasportado.
Flopasas. La segunda clase de transportadores de lípidos que dependen de ATP son las flopasas que están dirigidas hacia la cara externa. Los transportadores ABC son un grupo diverso de proteínas que en general son responsables de la exportación dependiente de ATP de los componentes amfipáticos. Algunos miembros de estos transportadores demuestran especificidad para sus substratos respectivos. Las actividades de las flopasa lipídicas mejor caracterizadas son aquellas catalizadas por ABCA1, ABCB1, ABCB4 Y ABCC1.
Otros movimientos que pueden realizar los lípidos son:
* Rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.
* Difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
* Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.
Sin embargo no toda la membrana tiene la misma fluidez, existen balsas lipidicas o sectores que tiene una fluidez distinta llamados microdominios de membranas que tienen una composición lipidica mas rica en colesterol por lo tanto son menos fluidos.
Aquí se anclan muchas de las moléculas involucradas como en transducción de señales; recibir la señal en un espacio pequeño para poder amplificar la señal en una forma mucho más eficiente.
Hoy se sabe que los componentes de la bicapa se mueven constantemente. Existe una difusión rápida que pasa al lado y otra lenta reguladas por enzimas o canales transportadores y el movimiento es transversal, de afuera pueden ingresar o ser tanslocados hacia la membrana externa, conocido como flip-flop, las proteínas encargadas se llaman flipasas y flopasas.
Flipasas. Son enzimas ubicadas en la membrana y responsables de ayudar en el movimiento de las moléculas de fosfolípidos entre las dos capas que componen la membrana celular (difusión transversal). El transporte catalizado por flipasas esta unido a un ATPasa; es decir la actividad del trasporte requiere de ATP y Mg 2+ y es inhibida por vanadato. La estequiometría del transporte es aproximadamente 1 ATP consumido por lípido trasportado.
Flopasas. La segunda clase de transportadores de lípidos que dependen de ATP son las flopasas que están dirigidas hacia la cara externa. Los transportadores ABC son un grupo diverso de proteínas que en general son responsables de la exportación dependiente de ATP de los componentes amfipáticos. Algunos miembros de estos transportadores demuestran especificidad para sus substratos respectivos. Las actividades de las flopasa lipídicas mejor caracterizadas son aquellas catalizadas por ABCA1, ABCB1, ABCB4 Y ABCC1.Otros movimientos que pueden realizar los lípidos son:
* Rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.
* Difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
* Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.
Sin embargo no toda la membrana tiene la misma fluidez, existen balsas lipidicas o sectores que tiene una fluidez distinta llamados microdominios de membranas que tienen una composición lipidica mas rica en colesterol por lo tanto son menos fluidos.Aquí se anclan muchas de las moléculas involucradas como en transducción de señales; recibir la señal en un espacio pequeño para poder amplificar la señal en una forma mucho más eficiente.
II. TRANSPORTE DE LAS MOLÉCULAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS.
La célula necesita este proceso porque es importante para esta expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias.
El intercambio de sustancia a través de la membrana se pueden clasificar en los siguientes procesos:
A. Transporte pasivo.
• Difusión:
Las sustancias entran o salen siguiendo su gradiente o diferencia de concentración, es decir, de mayor a menor concentración.
• Transporte o difusión facilitada:
Es el mecanismo de pasaje para sustancias que en general son insolubles en lípidos, de tamaños moleculares mayores, iones o moléculas polares que no pueden atravesar el interior hidrofóbico. estas sustancias se combinan con proteínas integrales específicas de la membrana plasmática. Se realiza a favor de un gradiente de concentración, sin gasto de energía. 
• Transporte de Masa:Corresponde a la incorporación o eliminación de sustancias de tamaño molecular muy grande o incluso de microorganismos enteros. En estos casos no se puede realizar la incorporación o eliminación de las formas anteriormente mencionadas, de manera que la célula compromete la membrana celular, es decir, la membrana celular organiza una vacuola que incorpora y transporta la sustancia. Cuando este pasaje introduce materia se denomina endocitosis. Si la sustancia es eliminada de la célula se denomina exocitosis.
III. UNIONES CELULARES
Area de contacto directo de una célula con otra célula vecina. La mayoría de tales uniones son muy pequeñas para ser observadas mediante un microscopio de luz pero pueden visualizarse a través de los microscopios electrónicos convencionales o de fraccionamiento por congelación los cuales muestran que la interacción entre la membrana celular, el citoplasma adyacente y el espacio extracelular relacionados están altamente especializados en estas regiones.
A. Desmosomas.
Los desmosomas son estructuras celulares que mantienen adheridas a células vecinas. Estructuralmente dicha unión está mediada por cadherinas (desmogleína y desmocolina), a sus filamentos intermedios (queratina). En el interior de las células actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios en forma de cuerda, los cuales forman una red estructural en el citoplasma proporcionando una cierta rigidez. Mediante estas uniones los filamentos intermedios de las células adyacentes están indirectamente conectados formando una red continua que se extiende a todo el tejido. El tipo de filamentos intermedios anclados a los desmosomas depende del tipo celular: de queratina en la mayoría de las células epiteliales y de desmina en las fibras musculares cardíacas.
La estructura general de los desmosomas consta de una placa citoplasmática densa, compuesta por un complejo proteico de anclaje intracelular que es el responsable de la unión de los elementos citoesqueléticos a las proteínas de unión transmembrana.
Los desmosomas permiten además que exista cierto movimiento en común entre las células adyacentes que están unidas mediante ellos. Los desmosomas tienen mucha importancia en el sistema inmunitario innato, pues permite establecer uniones muy resistentes evitando la separación de la células epiteliales por acción mecánica o por presión. Así la piel se ha convertido en una barrera mecánica de protección.
Los desmosomas son estructuras celulares que mantienen adheridas a células vecinas. Estructuralmente dicha unión está mediada por cadherinas (desmogleína y desmocolina), a sus filamentos intermedios (queratina). En el interior de las células actúan como lugares de anclaje para los filamentos intermedios en forma de cuerda, los cuales forman una red estructural en el citoplasma proporcionando una cierta rigidez. Mediante estas uniones los filamentos intermedios de las células adyacentes están indirectamente conectados formando una red continua que se extiende a todo el tejido. El tipo de filamentos intermedios anclados a los desmosomas depende del tipo celular: de queratina en la mayoría de las células epiteliales y de desmina en las fibras musculares cardíacas.La estructura general de los desmosomas consta de una placa citoplasmática densa, compuesta por un complejo proteico de anclaje intracelular que es el responsable de la unión de los elementos citoesqueléticos a las proteínas de unión transmembrana.
Los desmosomas permiten además que exista cierto movimiento en común entre las células adyacentes que están unidas mediante ellos. Los desmosomas tienen mucha importancia en el sistema inmunitario innato, pues permite establecer uniones muy resistentes evitando la separación de la células epiteliales por acción mecánica o por presión. Así la piel se ha convertido en una barrera mecánica de protección.
B. Uniones estrechas. 
Se encuentran en las partes apicales de los epitelios y en el tejido muscular cardiaco. Establecen uniones tan fuertes entre las células contiguas que prácticamente no dejan espacio intercelular entre sus membranas plasmáticas y limitan la difusión de sustancia solubles extracelulares. Las uniones estrechas forman una especie de cinturón que rodea todo el perímetro celular. Además de mantener cohesionadas fuertemente a las células realizan otras funciones. En los tejidos epiteliales, por ejemplo el epitelio digestivo, impiden que las sustancias del exterior penetren al organismo por los espacios intercelulares. Esto obliga a las sustancias a una captación selectiva por parte de las células epiteliales, ser trasnformadas y liberadas al torrente sanguíneo. Pero, además, las uniones estrechas permiten la polaridad de las células epiteliales puesto que impiden la difusión lateral de moléculas en sus membranas celulares. Con ello se consigue una zona o dominio apical con un juego de moléculas distinto a un domino latero-basal de la célula epitelial. Esta separación es importante para establecer un sentido de captación y liberación de sustancias desde el exterior hacia el interior.
Molecularmente, las uniones estrechas están formadas por la ocludina y por una familia de moléculas denominadas claudinas, que son las proteínas transmembrana encargadas de establecer los contactos célula-célula. Las claudinas parecen ser las más importantes y en sus conexiones extracelulares forman unos poros que dejan pasar ciertos iones por el espacio extracelular, no más de 1 nanometro de diámetro. Hay 20 tipos de claudinas, cada una de las cuales forma uno poro extracelular distinto y así los epitelios pueden modificar la selectividad de su permeabilidad extracelular según el tipo de claudina que expresen. El dominio intracelular de estas moléculas interactúa con otras moléculas denominadas ZO, las cuales forman un entramado intracelular que interacciona con los filamentos de actina del citoesqueleto y con otras proteínas citosólicas que desencadenan cascadas de señalización.
Se encuentran en las partes apicales de los epitelios y en el tejido muscular cardiaco. Establecen uniones tan fuertes entre las células contiguas que prácticamente no dejan espacio intercelular entre sus membranas plasmáticas y limitan la difusión de sustancia solubles extracelulares. Las uniones estrechas forman una especie de cinturón que rodea todo el perímetro celular. Además de mantener cohesionadas fuertemente a las células realizan otras funciones. En los tejidos epiteliales, por ejemplo el epitelio digestivo, impiden que las sustancias del exterior penetren al organismo por los espacios intercelulares. Esto obliga a las sustancias a una captación selectiva por parte de las células epiteliales, ser trasnformadas y liberadas al torrente sanguíneo. Pero, además, las uniones estrechas permiten la polaridad de las células epiteliales puesto que impiden la difusión lateral de moléculas en sus membranas celulares. Con ello se consigue una zona o dominio apical con un juego de moléculas distinto a un domino latero-basal de la célula epitelial. Esta separación es importante para establecer un sentido de captación y liberación de sustancias desde el exterior hacia el interior.
Molecularmente, las uniones estrechas están formadas por la ocludina y por una familia de moléculas denominadas claudinas, que son las proteínas transmembrana encargadas de establecer los contactos célula-célula. Las claudinas parecen ser las más importantes y en sus conexiones extracelulares forman unos poros que dejan pasar ciertos iones por el espacio extracelular, no más de 1 nanometro de diámetro. Hay 20 tipos de claudinas, cada una de las cuales forma uno poro extracelular distinto y así los epitelios pueden modificar la selectividad de su permeabilidad extracelular según el tipo de claudina que expresen. El dominio intracelular de estas moléculas interactúa con otras moléculas denominadas ZO, las cuales forman un entramado intracelular que interacciona con los filamentos de actina del citoesqueleto y con otras proteínas citosólicas que desencadenan cascadas de señalización.
C. Uniones comunicantes. 
Permiten el paso directo de pequeñas moléculas entre las células. Se observan como regiones en las que las membranas de dos células adyacentes se encuentran separadas por un espacio uniforme de 2-4 nm. Median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos y otras pequeñas moléculas hidrosolubles (-1000 D), azucares, amino ácidos, nucleotidos y vitaminas entre los respectivos citoplasmas. Las uniones GAP, están organizadas en base a proteínas transmembrana forman estructuras = conexones. Cada conexon esta compuesto por un anillo de 6 subunidades proteicas idénticas = conexinas. Cada conexina tiene 4 hélices alfa que atraviesan la membrana formando un canal mayor y más permeable que los canales neurotransmisores. Cuando los conexones de las membranas plasmáticas de dos células adyacentes están alineados forman un canal acuoso continuo (1.5nm) conectando ambos citoplasmas. Los canales de unión se alternan entre estados abiertos y cerrados. Controlados por el descenso en el pH o el incremento en la concentración de Ca+2.
Otro aspecto a notar es que los canales se cierran en presencia de concentraciones elevadas de ion Ca+2. La concentración de Ca+2 en los fluidos extracelulares es bastante alta, desde 1*10-3 M a 2 *10-3M, mientras que en el interior del citoplasma la concentración de Ca+2 libre es inferior a 10-6M. Si se rompe la membrana de una célula del epitelio, entra Ca+2 en la célula, al moverse según su gradiente de concentración y aumenta de forma significativa la concentración de Ca+2 en el citoplasma. Éste cierre los canales que conectan a la célula con sus vecinas y evita la pérdida de los contenidos de bajo peso molecular de todas las células del epitelio.
Permiten el paso directo de pequeñas moléculas entre las células. Se observan como regiones en las que las membranas de dos células adyacentes se encuentran separadas por un espacio uniforme de 2-4 nm. Median la comunicación intercelular al permitir el paso de iones inorgánicos y otras pequeñas moléculas hidrosolubles (-1000 D), azucares, amino ácidos, nucleotidos y vitaminas entre los respectivos citoplasmas. Las uniones GAP, están organizadas en base a proteínas transmembrana forman estructuras = conexones. Cada conexon esta compuesto por un anillo de 6 subunidades proteicas idénticas = conexinas. Cada conexina tiene 4 hélices alfa que atraviesan la membrana formando un canal mayor y más permeable que los canales neurotransmisores. Cuando los conexones de las membranas plasmáticas de dos células adyacentes están alineados forman un canal acuoso continuo (1.5nm) conectando ambos citoplasmas. Los canales de unión se alternan entre estados abiertos y cerrados. Controlados por el descenso en el pH o el incremento en la concentración de Ca+2.
Otro aspecto a notar es que los canales se cierran en presencia de concentraciones elevadas de ion Ca+2. La concentración de Ca+2 en los fluidos extracelulares es bastante alta, desde 1*10-3 M a 2 *10-3M, mientras que en el interior del citoplasma la concentración de Ca+2 libre es inferior a 10-6M. Si se rompe la membrana de una célula del epitelio, entra Ca+2 en la célula, al moverse según su gradiente de concentración y aumenta de forma significativa la concentración de Ca+2 en el citoplasma. Éste cierre los canales que conectan a la célula con sus vecinas y evita la pérdida de los contenidos de bajo peso molecular de todas las células del epitelio.
IV. MATRIZ EXTRACELULAR.
La matriz extracelular (MEC) es una entidad estructuralmente compleja que rodea y soporta las células que se encuentran en los tejidos de los mamíferos. La MEC también es comúnmente conocida como tejido conectivo.La matriz extracelular es un entramado de moléculas, proteínas y carbohidratos que se disponen en el espacio intercelular y que son sintetizadas y secretadas por las propias células. Tiene múltiples funciones: aporta propiedades mecánicas a los tejidos (tanto en animales como en vegetales), mantienen la forma celular, permite la adhesión de las células para formar tejidos, permite la comunicación intercelular, forma sendas por las que se mueven las células, modulan la diferenciación celular y la fisiología celular, secuestran factores de crecimiento, etcétera. La cantidad, la composición y la disposición de la matriz extracelular depende del tipo de tejido considerado. Hay algunos como el epitelial y el nervioso que carecen o tienen muy poca matriz extracelular, mientras que en otros como el tejido conectivo es el elemento más importante en volumen.
A. Biogénesis de colágeno 
El colágeno es una proteína fibrosa insoluble que se caracteriza por contener grandes cantidades de una estructura regular formando un cilindro de una gran longitud. El colágeno se encuentra en todos los tejidos en los que sirve de armazón de sostén.
El colágeno está compuesto por tres cadenas que forman una triple hélice. Cada cadena tiene unos 1400 aminoácidos de los cuales uno de cada tres es una glicina. A intervalos regulares se encuentran otros aminoácidos, la prolina y la hidroxiprolina, poco frecuentes en otras proteínas. La presencia de estos aminoácidos particulares permite que las tres cadenas se enrollen una alrededor de la otra formando una fibra muy resistente. Además, entre las cadenas se establecen puentes de hidrógeno que confieren al colágeno una gran estabilidad.
Se conocen al menos 12 tipos de colágeno, numerados del I al XII. El más sencillo, de tipo I contiene una larga hebra de triple hélice que termina en los llamados telopéptidos (cada uno de los cuales finaliza en un -COOH o -NH2 terminal), que son pequeños segmentos que ya no tienen estructura superhelicoidal. Las moléculas de colágeno de tipo I se asocian una al lado de la otra mediante una reacción catalizada por una enzima específica la lisil-oxidasa que une la hidroxiprolina de una cadena con un resto de lisina de otra cadena. De esta manera se forman largas fibras. En otros tipos de colágeno, las cadenas finalizan por estructuras más o menos globulares.
Tipos de colágeno:
El colágeno de tipo I está codificado por los genes COL1A1 y COL1A2.
El colágeno de tipo II, abundante en el cartílago hialino, en el humor vítreo del ojo y en el núcleo pulposo de los discos intervertebrales está formado por fibras mucho más gruesas.
El colágeno de tipo III, está codificado por el COL1A3. Se encuentra en casi todos los tejidos en los que aparece el tipo I siendo excepciones, los huesos, los tendones y la córnea.
El colágeno de tipo VI se encuentra en muchos tejidos, incluyendo la aorta, los tendones y la piel. Es producido por los fibroblastos.
La síntesis del colágeno se inicia en el citoplasma formándose cadenas aisladas que son llevadas al retículo endoplásmico donde los residuos de lisina y de prolina son hidroxilados, mediante sendas enzimas que requieren Fe+3 y vitamina C como cofactores. La hidroxilación de la prolina hace termoestable a la proteína, mientras que la hidroxilacion de la lisina permitirá el entrecruzamiento de varias triples hélices. En este punto, las glicosil-transferasas del retículo endoplásmico glicosilan algunos restos de hidroxilisina. La triple hélice es ensamblada entonces quedando los extremos como polipéptidos libres, que pueden plegarse para formar las estructuras globulares. Las triples helices son transportadas al aparato de Golgi donde son modificadas por sulfatación, fosforilándose algunas serinas. El procolágeno resultante terminado es excretado de la célula a través de vesículas secretoras
La conversión del procolágeno en colágeno tiene lugar extracelularmente. Los telopéptidos terminales son hidrolizados por proteasas específicas y las triples hélices se ensamblan en fibrillas, momento en el que pueden participar otras proteínas del tejido conjuntivo como la laminina. Algunos de los restos de hidroxilisina son convertidos a aldehidos reactivos por la lisil-oxidasa, aldehidos que reaccionan con otros restos de lisina o hidroxilisina para formar los entrecruzamientos.
El colágeno es una proteína fibrosa insoluble que se caracteriza por contener grandes cantidades de una estructura regular formando un cilindro de una gran longitud. El colágeno se encuentra en todos los tejidos en los que sirve de armazón de sostén.
El colágeno está compuesto por tres cadenas que forman una triple hélice. Cada cadena tiene unos 1400 aminoácidos de los cuales uno de cada tres es una glicina. A intervalos regulares se encuentran otros aminoácidos, la prolina y la hidroxiprolina, poco frecuentes en otras proteínas. La presencia de estos aminoácidos particulares permite que las tres cadenas se enrollen una alrededor de la otra formando una fibra muy resistente. Además, entre las cadenas se establecen puentes de hidrógeno que confieren al colágeno una gran estabilidad.
Se conocen al menos 12 tipos de colágeno, numerados del I al XII. El más sencillo, de tipo I contiene una larga hebra de triple hélice que termina en los llamados telopéptidos (cada uno de los cuales finaliza en un -COOH o -NH2 terminal), que son pequeños segmentos que ya no tienen estructura superhelicoidal. Las moléculas de colágeno de tipo I se asocian una al lado de la otra mediante una reacción catalizada por una enzima específica la lisil-oxidasa que une la hidroxiprolina de una cadena con un resto de lisina de otra cadena. De esta manera se forman largas fibras. En otros tipos de colágeno, las cadenas finalizan por estructuras más o menos globulares.
Tipos de colágeno:
El colágeno de tipo I está codificado por los genes COL1A1 y COL1A2.
El colágeno de tipo II, abundante en el cartílago hialino, en el humor vítreo del ojo y en el núcleo pulposo de los discos intervertebrales está formado por fibras mucho más gruesas.
El colágeno de tipo III, está codificado por el COL1A3. Se encuentra en casi todos los tejidos en los que aparece el tipo I siendo excepciones, los huesos, los tendones y la córnea.
El colágeno de tipo VI se encuentra en muchos tejidos, incluyendo la aorta, los tendones y la piel. Es producido por los fibroblastos.
La síntesis del colágeno se inicia en el citoplasma formándose cadenas aisladas que son llevadas al retículo endoplásmico donde los residuos de lisina y de prolina son hidroxilados, mediante sendas enzimas que requieren Fe+3 y vitamina C como cofactores. La hidroxilación de la prolina hace termoestable a la proteína, mientras que la hidroxilacion de la lisina permitirá el entrecruzamiento de varias triples hélices. En este punto, las glicosil-transferasas del retículo endoplásmico glicosilan algunos restos de hidroxilisina. La triple hélice es ensamblada entonces quedando los extremos como polipéptidos libres, que pueden plegarse para formar las estructuras globulares. Las triples helices son transportadas al aparato de Golgi donde son modificadas por sulfatación, fosforilándose algunas serinas. El procolágeno resultante terminado es excretado de la célula a través de vesículas secretoras
La conversión del procolágeno en colágeno tiene lugar extracelularmente. Los telopéptidos terminales son hidrolizados por proteasas específicas y las triples hélices se ensamblan en fibrillas, momento en el que pueden participar otras proteínas del tejido conjuntivo como la laminina. Algunos de los restos de hidroxilisina son convertidos a aldehidos reactivos por la lisil-oxidasa, aldehidos que reaccionan con otros restos de lisina o hidroxilisina para formar los entrecruzamientos.
B. Glicosaminglicanos y proteoglicanos 
Los glicosaminoglicanos (GAGs) son los heteropolisacáridos más abundantes del cuerpo. Estas moléculas son polisacáridos largos sin ramificaciones y contienen repeticiones de una unidad de disacáridos. Las unidades de disacáridos contienen una de dos azúcares modificadas, N-acetilgalactosamina (GaINAc) ó N-acetilglucosamina (GlcNAc) y un ácido urónico como el glucuronato ó iduronato. Los GAGs son moléculas negativamente cargadas con una conformación extendida que brinda alta viscosidad a una solución. Los GAGs están principalmente ubicados en la superficie de las células o en la matriz extracelular (MEC). Junto con la viscosidad que brindan los GAGs también se observa una compresibilidad baja la cual hace que estas moléculas sean ideales como líquido lubricante de las articulaciones. Al mismo tiempo, su rigidez brinda integridad estructural a las células y provee vías entre las células, permitiendo la migración celular. Los GAGs específicos de significancia fisiológica son el ácido hialurónico, dermatan sulfato, condroitin sulfato, heparina, heparan sulfato y queratan sulfato. A pesar de que cada GAG tiene un componente disacárido que predomina (ver la Tabla abajo), existe una heterogeneidad entre los azúcares que forman parte de cualquier clase de GAG. El hialurónico es único entre los GAGs ya que no contiene ningún sulfato y no se encuentra unido de manera covalente a ninguna proteína como un proteoglicano. Sin embargo, si es parte de los complejos que se forman de manera no covalente con proteoglicanos en la MEC. Los polímeros de ácido hialurónico son de gran tamaño (con pesos moleculares entre 100.000–10.000.000) y pueden desplazar un gran volumen de agua. Esta propiedad les permite actuar como lubricantes y absorbentes de golpes.
La mayoría de los GAGs en el cuerpo están unidos a proteínas centrales y así forman proteoglicanos (también conocidos como mucopolisacáridos). Estos GAGs se extienden perpendicularmente desde el centro como una estructura tipo cepillo. La unión de los GAGs a la proteína central involucra un trisacárido específico compuesto de dos residuos de galactosa y un residuo de xilosa (GAG–GalGalXyl–O–CH2–proteina). El trisacárido de unión está acoplado a la proteína central a través de una unión O-glicosídica a un residuo S en la proteína. Algunas formas de queratan sulfatos están unidos a la proteína central a través de una unión N-asparaginil. Las proteínas centrales de los proteoglicanos son ricas en residuos S y T lo cual permite la adhesión de múltiples GAG.
Los glicosaminoglicanos (GAGs) son los heteropolisacáridos más abundantes del cuerpo. Estas moléculas son polisacáridos largos sin ramificaciones y contienen repeticiones de una unidad de disacáridos. Las unidades de disacáridos contienen una de dos azúcares modificadas, N-acetilgalactosamina (GaINAc) ó N-acetilglucosamina (GlcNAc) y un ácido urónico como el glucuronato ó iduronato. Los GAGs son moléculas negativamente cargadas con una conformación extendida que brinda alta viscosidad a una solución. Los GAGs están principalmente ubicados en la superficie de las células o en la matriz extracelular (MEC). Junto con la viscosidad que brindan los GAGs también se observa una compresibilidad baja la cual hace que estas moléculas sean ideales como líquido lubricante de las articulaciones. Al mismo tiempo, su rigidez brinda integridad estructural a las células y provee vías entre las células, permitiendo la migración celular. Los GAGs específicos de significancia fisiológica son el ácido hialurónico, dermatan sulfato, condroitin sulfato, heparina, heparan sulfato y queratan sulfato. A pesar de que cada GAG tiene un componente disacárido que predomina (ver la Tabla abajo), existe una heterogeneidad entre los azúcares que forman parte de cualquier clase de GAG. El hialurónico es único entre los GAGs ya que no contiene ningún sulfato y no se encuentra unido de manera covalente a ninguna proteína como un proteoglicano. Sin embargo, si es parte de los complejos que se forman de manera no covalente con proteoglicanos en la MEC. Los polímeros de ácido hialurónico son de gran tamaño (con pesos moleculares entre 100.000–10.000.000) y pueden desplazar un gran volumen de agua. Esta propiedad les permite actuar como lubricantes y absorbentes de golpes.
La mayoría de los GAGs en el cuerpo están unidos a proteínas centrales y así forman proteoglicanos (también conocidos como mucopolisacáridos). Estos GAGs se extienden perpendicularmente desde el centro como una estructura tipo cepillo. La unión de los GAGs a la proteína central involucra un trisacárido específico compuesto de dos residuos de galactosa y un residuo de xilosa (GAG–GalGalXyl–O–CH2–proteina). El trisacárido de unión está acoplado a la proteína central a través de una unión O-glicosídica a un residuo S en la proteína. Algunas formas de queratan sulfatos están unidos a la proteína central a través de una unión N-asparaginil. Las proteínas centrales de los proteoglicanos son ricas en residuos S y T lo cual permite la adhesión de múltiples GAG.
V. MEMBRANA DE LOS HEPATOCITOS
El hepatocito es la célula propia del hígado que forma su parénquima y los lobulillos hepáticos son subunidades irregularmente hexagonales formadas por láminas fenestradas de hepatocitos que se disponen en forma radiada en torno a una vena central o vena centrolobulillar, ubicada en el centro del lobulillo.
A. Canículos biliares 
La bilis producida por los hepatocitos se vierte en una red de canalículos dentro de las láminas de hepatocitos y fluye en forma centrípeta al lobulillo hacia los conductillos biliares de los espacios porta. Los hepatocitos constituyen alrededor del 80% de la población celular del tejido hepático. Son células poliédricas con 1 ó 2 núcleos esféricos poliploides y nucléolo prominente. Presentan el citoplasma acidófilo con cuerpos basófilos y son muy ricos en organelas. Además en su citoplasma contienen inclusiones de glucógeno y grasa. La membrana plasmática de los hepatocitos presenta un dominio sinusoidal con microvellosidades que mira hacia el espacio de Disse y un dominio lateral que mira hacia el hepatocito vecino. Las membranas plasmáticas de dos hepatocitos contiguos delimitan un canalículo donde será secretada la bilis. La presencia de múltiples organelas en el hepatocito se relaciona con sus múltiples funciones, como son la síntesis y almacenamiento de proteínas (albúmina, fibrinógeno y lipoproteínas del plasma), el metabolismo de hidratos de carbono, la formación de bilis, el catabolismo de fármacos y tóxicos y el metabolismo de lípidos, purinas y gluconeogénesis.
La bilis producida por los hepatocitos se vierte en una red de canalículos dentro de las láminas de hepatocitos y fluye en forma centrípeta al lobulillo hacia los conductillos biliares de los espacios porta. Los hepatocitos constituyen alrededor del 80% de la población celular del tejido hepático. Son células poliédricas con 1 ó 2 núcleos esféricos poliploides y nucléolo prominente. Presentan el citoplasma acidófilo con cuerpos basófilos y son muy ricos en organelas. Además en su citoplasma contienen inclusiones de glucógeno y grasa. La membrana plasmática de los hepatocitos presenta un dominio sinusoidal con microvellosidades que mira hacia el espacio de Disse y un dominio lateral que mira hacia el hepatocito vecino. Las membranas plasmáticas de dos hepatocitos contiguos delimitan un canalículo donde será secretada la bilis. La presencia de múltiples organelas en el hepatocito se relaciona con sus múltiples funciones, como son la síntesis y almacenamiento de proteínas (albúmina, fibrinógeno y lipoproteínas del plasma), el metabolismo de hidratos de carbono, la formación de bilis, el catabolismo de fármacos y tóxicos y el metabolismo de lípidos, purinas y gluconeogénesis.
B. Uniones celulares Las uniones comunicantes llamadas uniones de intersticios o gap junction, son regiones de comunicación intercelular que están diseminadas en diferentes tejidos como el hígado estas permiten el paso de sustancias entre células adyacentes. Están formadas por seis proteínas transmembranales: conexinas, agrupadas densamente formando los conexones: poros acuosos que se extienden hacia el espacio intercelular
C. Colágeno
El colágeno es una proteína fibrosa insoluble que se caracteriza por contener grandes cantidades de una estructura regular formando un cilindro de una gran longitud. El colágeno se encuentra en todos los tejidos en los que sirve de armazón de sostén. Su importancia se corresponde con su elevado porcentaje: por ejemplo, supone el 4% del hígado, el 10% de los pulmones, el 50% del cartílago y el 70% de la piel.
El colágeno es una proteína fibrosa insoluble que se caracteriza por contener grandes cantidades de una estructura regular formando un cilindro de una gran longitud. El colágeno se encuentra en todos los tejidos en los que sirve de armazón de sostén. Su importancia se corresponde con su elevado porcentaje: por ejemplo, supone el 4% del hígado, el 10% de los pulmones, el 50% del cartílago y el 70% de la piel.
VI. RESUMEN DE ARTÍCULOS
A. Regulación en la Asimetría Fosfolipídica de la Bicapa de la Membrana Plasmática
(Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymetry. David L. Daleke)
La distribución transbicapa de los lípidos a través de las membranas biológicas es asimétrica. Los lípidos que contienen colina, fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina (SM) están principalmente presentes en la hojuela externa de la membrana plasmática o la topología equivalente a la hojuela del lumen de los organelos. En contraste, el glicerofosfolípido que contiene una amina, fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS), están localizado preferencialmente en la hojuela membranal del citoplasma. Otro fosfolípido menor como el ácido fosfatídico (PA), fosfatidilinositol (PI) fosfatidilinositol-4-monofosfato (PIP2), están presentes en la cara citosolica de la membrana. Esta asimetría lipídica se ha caracterizado en la membrana de los eritrocitos. La perdida de la asimetría de los fosfolípidos transmembranales con la consecuente exposición de PS en la monocapa externa, ocurre tanto en condiciones normales como patológicas.
Generación de la asimetría lipidia transmembranal. La biosíntesis de los lípidos asimétrica. Las enzimas responsables para la síntesis de lípidos están localizadas típicamente solo sobre uno de los lados de la membrana donde ocurre la biosíntesis. Para la mayoría de los glicerofosfolípidos (PS, PE, y PI), la síntesis de novo ocurre en el lado citosólico del retículo endoplásmico (RE). Sin embargo la adición asimétrica de los fosfolípidos sintetizados de novo en uno de los lados de la bicapa, genera una membrana inestable. La acumulación de lípidos en uno de los lados de la membrana pueden inducir flexión y por consecuencia la membrana cambia su forma. Este problema es rectificado por la presencia de un transportador de lípidos que redistribuye los fosfolípidos del retículo endoplásmico a través de la membrana aunque la síntesis de novo de los glicerofosfolípidos es asimétrico, la acción de estos transportadores vence la biosíntesis vectoral y resulta en una mejor distribución aleatoria de los lípidos a través de la bicapa.
La acumulación selectiva de los glicerofosfolípidos en un alado de la membrana plasmática, requiere que se inhiba el proceso aleatorio o que un proceso de generación asimétrica se active como resultado del tráfico de membranas desde el RE a la membrana plasmática. La consideraciones termodinámicas requieren de la entrada de energía para generar o mantener un gradiente lipídico transbicapa. Tanto en el interior como en el exterior las actividades de los transportadores de lípidos que dependen de ATP mueven lípidos a través de la membrana. La distribución asimétrica de los fosfolípidos en la membrana plasmática puede ser el resultado de un tráfico selectivo o de la regulación de las proteínas transportadoras de lípidos.
Mantenimiento de la asimetría de lipídica de la membrana plasmática por transportadores lipiditos. Cuando la asimetría lipídica se ha establecido esta se mantiene por una combinación de una difusión lenta transbicapa, interacciones lípido-proteína y transporte mediado por proteínas.
La barrera termodinámica para un lípido pasivo flip-flop previene la difusión transbicapa espontánea de los fosfolípidos. El Flip-Flop de los fosfolípidos es un proceso activo que requiere ATP, el sustrato interactúa con la proteína transportadora desde la propia fase lipídica, así los sustratos primero se intercalan dentro de la parte interna de la bicapa y solamente después interactúa con el transportador en la membrana, el transportador después rota el sustrato desde la parte interna a la parte externa.
Flipasas. La actividad de la flipasa aminofosfolípido, fue reportado por Devaux y colaboradores. Las flipasas son enzimas ubicadas en la membrana y responsables de ayudar en el movimiento de las moléculas de fosfolípidos entre las dos capas que componen la membrana celular (difusión transversal). El transporte catalizado por flipasas esta unido a un ATPasa; es decir la actividad del trasporte requiere de ATP y Mg 2+ y es inhibida por vanadato. La estequiometría del transporte es aproximadamente 1 ATP consumido por lípido trasportado.
Las flipasas están muy bien distribuidas y están presentes en muchas membranas plasmáticas. Lo que nos indica que este transporte es esencial para cualquier membrana en la cual la manutención de la simetría de los PS es requerido.
Las flipasa son quizás las más selectivas de los transportadores de lípidos, estas prefieren más a los PS que cualquier otro fosfolípido debido a su especificidad a estas.
Aunque los fosfolípidos difunden rápidamente en el plano de la membrana, sus grupos de cabeza polares no pueden pasar fácilmente a través del centro hidrofóbico de la bicapa, lo que limita su difusión en este sentido. Las moléculas de fosfolípido que se sintetizan en la célula se incorporan en la cara citoplásmica de la membrana, donde luego las flipasas pueden transferirlos a la capa externa.
Flopasas. La segunda clase de transportadores de lípidos que dependen de ATP son las flopasas que están dirigidas hacia la cara externa. Estudios en células sanguíneas, revelan una vía de flujo exterior no específico para NBD- que es un lípido marcado con un giro. Se ha reconocido que algunos miembros de la superfamilia de los transportadores ABC son capaces de transportar lípidos. Los transportadores ABC son un grupo diverso de proteínas que en general son responsables de la exportación dependiente de ATP de los componentes amfipáticos. Algunos miembros de estos transportadores demuestran especificidad para sus substratos respectivos. Las actividades de las flopasa lipídicas mejor caracterizadas son aquellas catalizadas por ABCA1, ABCB1, ABCB4 Y ABCC1.
En conclusión el juego entre estos transportadores selectivos y no selectivos resulta en la mantención y en algunos de los casos la generación de una asimetría lipídica en la bicapa. Aunque la distribución del tejido y la expresión de alguno de estos transportadores esta restringido, la simetría lipídica en la membrana plasmática es mantenida por un flujo interno selectivo de aminofosfolípidos y quizá en algunas células un flujo externo de colina y esfingofosfolípidos.
B. Modelo del Mosaico Fluido de las Estructuras de las Membranas Celulares
(The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes. S. J. Singer and Garth L. Nicolson)
Singer examino modelos de la organización estructural de las membranas, en términos de la termodinámica de los sistemas de las macromoléculas. En su análisis se concluyo que las estructuras de mosaico de proteínas globulares y la bicapa fosfolipídica es el único modelo membranal entre las analizadas que fueron consistentes simultáneamente con las restricciones termodinamicas y con todos los experimentos disponibles. En particular el mosaico parece ser fluido y dinámico para muchos propósitos.
Estructura membranal y termodinámica. El modelo del mosaico fluido ha evolucionado por una serie de etapas, las consideraciones termodinamicas acerca de las membranas y los componentes membranales iniciaron y son centrales en el desarrollo.
Se investig9 dos tipos de interacciones no covalentes muy importantes:
1.- Hidrofóbicas
2.- Hidrolíticas
Las interacciones hidrofóbicas tienen un grupo de factores termodinámicos que son responsables del secuestro de grupos hidrofóbicos y no polares manteniéndolos lejos del agua. Hay otras interacciones no covalentes como uniones de hidrogeno y las interacciones electrostáticas las cuales también contribuyen para determinar la estructura macromolecular.
La estructura de la bicapa lipídica ilustra los efectos combinados de las interacciones hidrofóbicas e hidrofilitas. En esta estructura la parte no polar de la cadena de ácidos grasos de los fosfolípidos están secuestrados juntos lejos del contacto con el agua y por tanto maximizan las interacciones hidrofóbicas. Además, los grupos iónicos y zwitterion están en contacto directo con la fase acuosa en el exterior de la bicapa, por lo tanto maximizan las interacciones hidrofilitas.
En el caso de los fosfolípidos zwitterionicos como la fosfatidil colina, las interacciones dipolo-dipolo entre los pares de iones en la superficie de la bicapa también pueden contribuir a la estabilización de la estructura de la bicapa.
En aplicación de los principios termodinámicos para las membranas se reconoció primero los 3 principales componentes de las membranas las cuales son:
Proteínas
Lípidos
Oligosacaridos
Entre las cuales las proteínas son las predominantes, una fracción substancial de estas proteínas probablemente tengan un papel importante en la determinación de la estructura memebranal y las propiedades estructurales de estas proteínas tienen por lo tanto un primer orden de importancia.
Propiedades de los componentes membranales
Se han encontrado dos categorías de proteínas que están unidas a la membrana celular a las cuales se les denominan proteínas periféricas y proteínas integrales.
Características de las proteínas periféricas:
Para disociarse de la membrana, requiere solo de tratamientos suaves como el incremento en la fuerza iónica del medio.
Se disocian y quedan libres de lípidos.
En su estado disociado son relativamente solubles en buffer acuoso neutral.
Estos criterios sugieren que las proteínas periféricas están sujetas ala membrana solo por interacciones débiles no covalentes y no están fuertemente asociadas a la membrana lipídica.
Por otro lado, la mayor porción de proteínas de muchas membranas, tienen diferentes características que pueden ser asignadas a las proteínas integrales:
Estas proteínas requieren de tratamientos muy drásticos con reactivos como detergentes, ácidos biliares o solventes orgánicos para disociarlas de las membranas.
En muchas ocasiones están asociadas a lípidos cuando se aíslan.
Si están completamente libres de lípidos, son usualmente insolubles en buffer acuoso neutral.
Propiedades de las proteínas integrales. Ahora se sabe que las proteínas integrales constituyen la mayor fracción de las proteínas membranales y se asume que las propiedades a ser discutidas se aplican a todas las proteínas integrales.
Las proteínas han demostrado ser completamente heterogéneas con respecto a los pesos moleculares.
Las proteínas de una variedad intacta de membrana, en promedio muestran cantidades apreciables de la conformación -hélice.
Esto sugiere que las proteínas integrales en las membranas intactas son altamente globulares en su forma.
Fosfolípidos de las membranas. Existe evidencia substancial de que la mayor porción de fosfolípidos están en forma de bicapa en las membranas intactas.
Dos cualificaciones pueden ser subrayadas concernientes a la forma de la bicapa:
No hay evidencias que muestre la bicapa es continua o interrumpida.
No hay experimentos suficientemente sensitivos y cuantitativos para probar que el 100% de los fosfolípidos están en forma de bicapa.
Pero no se excluye que una fracción significativa de los fosfolípidos (30% aproximadamente) en un estado diferente del resto de los lípidos.
Las interacciones proteína-lípido, tienen un papel directo en una variedad de funciones membranales. Muchas enzimas unidas a membranas y antígenos requieren de lípidos, frecuentemente fosfolípidos para la expresión de sus actividades.
Por otro lado no hay indicios significativos de que la asociación de las proteínas con los fosfolípidos de las membranas intactas afecte la fase de transición de los fosfolípidos por si mismos.
Se sugiere que los fosfolípidos y las proteínas de las membranas no interactúan fuertemente de hecho parecen ser ampliamente independientes.
Modelo del mosaico fluido.
Estructura de mosaico de las proteínas y lípidos de membranas. Las consideraciones termodinámicas y los resultados experimentales, llevan a la idea de una estructura de mosaico para las membranas en el cual las moléculas globulares de las proteínas integrales (quizás en instancias particulares unidas a polisacáridos para formar glicoproteínas o interacciones fuertes con lípidos específicos para formar lipoproteínas) alternan con las secciones de la bicapa fosfolipídica.
Las proteínas globulares se han postulado que son amfipáticos como los fosfolípidos lo que nos indica que son estructuralmente asimétricos con una terminación altamente polar y una terminación no polar.
La estructura anfipática adoptada por una proteína integral particular (lipoproteína) y por lo tanto la extensión en la cual esta embebida en la membrana, están bajo control termodinámico, esto es que están determinadas por la secuencia del amino ácido y la estructura covalente de la proteína, por medio de estas interacciones con su ambiente molecular la energía libre en el sistema esta en el mínimo.
Los fosfolípidos de la estructura del mosaico son predominantemente organizados como una bicapa interrumpida, con sus grupos de cabezas iónicas y polares en contacto con la fase acuosa. Una porción menor de los lípidos pueden ser más íntimamente asociados con las proteínas integrales.
La matriz del mosaico; ¿lípido o proteína? La hipótesis es que las membranas celulares funcionales tienen una estructura de mosaico con una matriz constituida de lípidos.
En resumen un modelo de mosaico fluido es presentado para la organización y estructura bruta de las proteínas y de los lípidos de las membranas biológicas. El modelo es consistente por las restricciones impuestas por la termodinámica. En este modelo las proteínas que son integrales en la membrana, son un conjunto de moléculas globulares heterogéneas organizado en una estructura anfipática. Estas moléculas globulares son particularmente embebidas en una matriz fosfolipídica. La masa de los fosfolípidos esta organizado como una bicapa fluida discontinua, aunque una pequeña fracción del lípido puede interactuar específicamente con las proteínas de la membrana.
A. Regulación en la Asimetría Fosfolipídica de la Bicapa de la Membrana Plasmática
(Regulation of transbilayer plasma membrane phospholipid asymetry. David L. Daleke)
La distribución transbicapa de los lípidos a través de las membranas biológicas es asimétrica. Los lípidos que contienen colina, fosfatidilcolina (PC) y esfingomielina (SM) están principalmente presentes en la hojuela externa de la membrana plasmática o la topología equivalente a la hojuela del lumen de los organelos. En contraste, el glicerofosfolípido que contiene una amina, fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS), están localizado preferencialmente en la hojuela membranal del citoplasma. Otro fosfolípido menor como el ácido fosfatídico (PA), fosfatidilinositol (PI) fosfatidilinositol-4-monofosfato (PIP2), están presentes en la cara citosolica de la membrana. Esta asimetría lipídica se ha caracterizado en la membrana de los eritrocitos. La perdida de la asimetría de los fosfolípidos transmembranales con la consecuente exposición de PS en la monocapa externa, ocurre tanto en condiciones normales como patológicas.
Generación de la asimetría lipidia transmembranal. La biosíntesis de los lípidos asimétrica. Las enzimas responsables para la síntesis de lípidos están localizadas típicamente solo sobre uno de los lados de la membrana donde ocurre la biosíntesis. Para la mayoría de los glicerofosfolípidos (PS, PE, y PI), la síntesis de novo ocurre en el lado citosólico del retículo endoplásmico (RE). Sin embargo la adición asimétrica de los fosfolípidos sintetizados de novo en uno de los lados de la bicapa, genera una membrana inestable. La acumulación de lípidos en uno de los lados de la membrana pueden inducir flexión y por consecuencia la membrana cambia su forma. Este problema es rectificado por la presencia de un transportador de lípidos que redistribuye los fosfolípidos del retículo endoplásmico a través de la membrana aunque la síntesis de novo de los glicerofosfolípidos es asimétrico, la acción de estos transportadores vence la biosíntesis vectoral y resulta en una mejor distribución aleatoria de los lípidos a través de la bicapa.
La acumulación selectiva de los glicerofosfolípidos en un alado de la membrana plasmática, requiere que se inhiba el proceso aleatorio o que un proceso de generación asimétrica se active como resultado del tráfico de membranas desde el RE a la membrana plasmática. La consideraciones termodinámicas requieren de la entrada de energía para generar o mantener un gradiente lipídico transbicapa. Tanto en el interior como en el exterior las actividades de los transportadores de lípidos que dependen de ATP mueven lípidos a través de la membrana. La distribución asimétrica de los fosfolípidos en la membrana plasmática puede ser el resultado de un tráfico selectivo o de la regulación de las proteínas transportadoras de lípidos.
Mantenimiento de la asimetría de lipídica de la membrana plasmática por transportadores lipiditos. Cuando la asimetría lipídica se ha establecido esta se mantiene por una combinación de una difusión lenta transbicapa, interacciones lípido-proteína y transporte mediado por proteínas.
La barrera termodinámica para un lípido pasivo flip-flop previene la difusión transbicapa espontánea de los fosfolípidos. El Flip-Flop de los fosfolípidos es un proceso activo que requiere ATP, el sustrato interactúa con la proteína transportadora desde la propia fase lipídica, así los sustratos primero se intercalan dentro de la parte interna de la bicapa y solamente después interactúa con el transportador en la membrana, el transportador después rota el sustrato desde la parte interna a la parte externa.
Flipasas. La actividad de la flipasa aminofosfolípido, fue reportado por Devaux y colaboradores. Las flipasas son enzimas ubicadas en la membrana y responsables de ayudar en el movimiento de las moléculas de fosfolípidos entre las dos capas que componen la membrana celular (difusión transversal). El transporte catalizado por flipasas esta unido a un ATPasa; es decir la actividad del trasporte requiere de ATP y Mg 2+ y es inhibida por vanadato. La estequiometría del transporte es aproximadamente 1 ATP consumido por lípido trasportado.
Las flipasas están muy bien distribuidas y están presentes en muchas membranas plasmáticas. Lo que nos indica que este transporte es esencial para cualquier membrana en la cual la manutención de la simetría de los PS es requerido.
Las flipasa son quizás las más selectivas de los transportadores de lípidos, estas prefieren más a los PS que cualquier otro fosfolípido debido a su especificidad a estas.
Aunque los fosfolípidos difunden rápidamente en el plano de la membrana, sus grupos de cabeza polares no pueden pasar fácilmente a través del centro hidrofóbico de la bicapa, lo que limita su difusión en este sentido. Las moléculas de fosfolípido que se sintetizan en la célula se incorporan en la cara citoplásmica de la membrana, donde luego las flipasas pueden transferirlos a la capa externa.
Flopasas. La segunda clase de transportadores de lípidos que dependen de ATP son las flopasas que están dirigidas hacia la cara externa. Estudios en células sanguíneas, revelan una vía de flujo exterior no específico para NBD- que es un lípido marcado con un giro. Se ha reconocido que algunos miembros de la superfamilia de los transportadores ABC son capaces de transportar lípidos. Los transportadores ABC son un grupo diverso de proteínas que en general son responsables de la exportación dependiente de ATP de los componentes amfipáticos. Algunos miembros de estos transportadores demuestran especificidad para sus substratos respectivos. Las actividades de las flopasa lipídicas mejor caracterizadas son aquellas catalizadas por ABCA1, ABCB1, ABCB4 Y ABCC1.
En conclusión el juego entre estos transportadores selectivos y no selectivos resulta en la mantención y en algunos de los casos la generación de una asimetría lipídica en la bicapa. Aunque la distribución del tejido y la expresión de alguno de estos transportadores esta restringido, la simetría lipídica en la membrana plasmática es mantenida por un flujo interno selectivo de aminofosfolípidos y quizá en algunas células un flujo externo de colina y esfingofosfolípidos.
B. Modelo del Mosaico Fluido de las Estructuras de las Membranas Celulares
(The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes. S. J. Singer and Garth L. Nicolson)
Singer examino modelos de la organización estructural de las membranas, en términos de la termodinámica de los sistemas de las macromoléculas. En su análisis se concluyo que las estructuras de mosaico de proteínas globulares y la bicapa fosfolipídica es el único modelo membranal entre las analizadas que fueron consistentes simultáneamente con las restricciones termodinamicas y con todos los experimentos disponibles. En particular el mosaico parece ser fluido y dinámico para muchos propósitos.
Estructura membranal y termodinámica. El modelo del mosaico fluido ha evolucionado por una serie de etapas, las consideraciones termodinamicas acerca de las membranas y los componentes membranales iniciaron y son centrales en el desarrollo.
Se investig9 dos tipos de interacciones no covalentes muy importantes:
1.- Hidrofóbicas
2.- Hidrolíticas
Las interacciones hidrofóbicas tienen un grupo de factores termodinámicos que son responsables del secuestro de grupos hidrofóbicos y no polares manteniéndolos lejos del agua. Hay otras interacciones no covalentes como uniones de hidrogeno y las interacciones electrostáticas las cuales también contribuyen para determinar la estructura macromolecular.
La estructura de la bicapa lipídica ilustra los efectos combinados de las interacciones hidrofóbicas e hidrofilitas. En esta estructura la parte no polar de la cadena de ácidos grasos de los fosfolípidos están secuestrados juntos lejos del contacto con el agua y por tanto maximizan las interacciones hidrofóbicas. Además, los grupos iónicos y zwitterion están en contacto directo con la fase acuosa en el exterior de la bicapa, por lo tanto maximizan las interacciones hidrofilitas.
En el caso de los fosfolípidos zwitterionicos como la fosfatidil colina, las interacciones dipolo-dipolo entre los pares de iones en la superficie de la bicapa también pueden contribuir a la estabilización de la estructura de la bicapa.
En aplicación de los principios termodinámicos para las membranas se reconoció primero los 3 principales componentes de las membranas las cuales son:
Proteínas
Lípidos
Oligosacaridos
Entre las cuales las proteínas son las predominantes, una fracción substancial de estas proteínas probablemente tengan un papel importante en la determinación de la estructura memebranal y las propiedades estructurales de estas proteínas tienen por lo tanto un primer orden de importancia.
Propiedades de los componentes membranales
Se han encontrado dos categorías de proteínas que están unidas a la membrana celular a las cuales se les denominan proteínas periféricas y proteínas integrales.
Características de las proteínas periféricas:
Para disociarse de la membrana, requiere solo de tratamientos suaves como el incremento en la fuerza iónica del medio.
Se disocian y quedan libres de lípidos.
En su estado disociado son relativamente solubles en buffer acuoso neutral.
Estos criterios sugieren que las proteínas periféricas están sujetas ala membrana solo por interacciones débiles no covalentes y no están fuertemente asociadas a la membrana lipídica.
Por otro lado, la mayor porción de proteínas de muchas membranas, tienen diferentes características que pueden ser asignadas a las proteínas integrales:
Estas proteínas requieren de tratamientos muy drásticos con reactivos como detergentes, ácidos biliares o solventes orgánicos para disociarlas de las membranas.
En muchas ocasiones están asociadas a lípidos cuando se aíslan.
Si están completamente libres de lípidos, son usualmente insolubles en buffer acuoso neutral.
Propiedades de las proteínas integrales. Ahora se sabe que las proteínas integrales constituyen la mayor fracción de las proteínas membranales y se asume que las propiedades a ser discutidas se aplican a todas las proteínas integrales.
Las proteínas han demostrado ser completamente heterogéneas con respecto a los pesos moleculares.
Las proteínas de una variedad intacta de membrana, en promedio muestran cantidades apreciables de la conformación -hélice.
Esto sugiere que las proteínas integrales en las membranas intactas son altamente globulares en su forma.
Fosfolípidos de las membranas. Existe evidencia substancial de que la mayor porción de fosfolípidos están en forma de bicapa en las membranas intactas.
Dos cualificaciones pueden ser subrayadas concernientes a la forma de la bicapa:
No hay evidencias que muestre la bicapa es continua o interrumpida.
No hay experimentos suficientemente sensitivos y cuantitativos para probar que el 100% de los fosfolípidos están en forma de bicapa.
Pero no se excluye que una fracción significativa de los fosfolípidos (30% aproximadamente) en un estado diferente del resto de los lípidos.
Las interacciones proteína-lípido, tienen un papel directo en una variedad de funciones membranales. Muchas enzimas unidas a membranas y antígenos requieren de lípidos, frecuentemente fosfolípidos para la expresión de sus actividades.
Por otro lado no hay indicios significativos de que la asociación de las proteínas con los fosfolípidos de las membranas intactas afecte la fase de transición de los fosfolípidos por si mismos.
Se sugiere que los fosfolípidos y las proteínas de las membranas no interactúan fuertemente de hecho parecen ser ampliamente independientes.
Modelo del mosaico fluido.
Estructura de mosaico de las proteínas y lípidos de membranas. Las consideraciones termodinámicas y los resultados experimentales, llevan a la idea de una estructura de mosaico para las membranas en el cual las moléculas globulares de las proteínas integrales (quizás en instancias particulares unidas a polisacáridos para formar glicoproteínas o interacciones fuertes con lípidos específicos para formar lipoproteínas) alternan con las secciones de la bicapa fosfolipídica.
Las proteínas globulares se han postulado que son amfipáticos como los fosfolípidos lo que nos indica que son estructuralmente asimétricos con una terminación altamente polar y una terminación no polar.
La estructura anfipática adoptada por una proteína integral particular (lipoproteína) y por lo tanto la extensión en la cual esta embebida en la membrana, están bajo control termodinámico, esto es que están determinadas por la secuencia del amino ácido y la estructura covalente de la proteína, por medio de estas interacciones con su ambiente molecular la energía libre en el sistema esta en el mínimo.
Los fosfolípidos de la estructura del mosaico son predominantemente organizados como una bicapa interrumpida, con sus grupos de cabezas iónicas y polares en contacto con la fase acuosa. Una porción menor de los lípidos pueden ser más íntimamente asociados con las proteínas integrales.
La matriz del mosaico; ¿lípido o proteína? La hipótesis es que las membranas celulares funcionales tienen una estructura de mosaico con una matriz constituida de lípidos.
En resumen un modelo de mosaico fluido es presentado para la organización y estructura bruta de las proteínas y de los lípidos de las membranas biológicas. El modelo es consistente por las restricciones impuestas por la termodinámica. En este modelo las proteínas que son integrales en la membrana, son un conjunto de moléculas globulares heterogéneas organizado en una estructura anfipática. Estas moléculas globulares son particularmente embebidas en una matriz fosfolipídica. La masa de los fosfolípidos esta organizado como una bicapa fluida discontinua, aunque una pequeña fracción del lípido puede interactuar específicamente con las proteínas de la membrana.
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Libro de Bioquímica de Harper, Edición 16ª. Seccion 5. Biochemistry of Extracellular & Intracellular Communication
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