ESTRUCTURAS COMPLEJAS DE MOLECULAS LIPIDICAS: ROL

ESTRUCTURAS COMPLEJAS DE
MOLECULAS LIPIDICAS:
ROL EN EL TRANSPORTE Y
METABOLISMO DE LIPIDOS
¿Cómo pueden transportarse o ser estables
las moléculas hidrofóbicas en el medio
acuoso propio de los seres vivos?
POLAR
NO POLAR
• Lipoproteínas
• transportan moléculas hidrofóbicas y
anfipáticas en la sangre)
• Emulsiones y Micelas
• se forman durante el proceso de digestión
de los lípidos
• Emulsiones
• gotas de grasa intracelulares
Lipoproteína
plasmática
Emulsiones en el proceso de digestión
CUBIERTA ANFIPATICA:
ácidos grasos libres
diacilglicéridos
glicerofosfolípidos
esfingolípidos
CENTRO HIDROFOBICO:
triacilglicèridos
Micelas en el proceso de digestión
ácidos grasos libres
monoacilglicéridos
lisofosfolípidos
ceramidas
Emulsión: Gota de grasa (citosol)
lípidos anfipáticos
proteínas
lípidos hidrofóbicos:
triacilglicéridos
ésteres de colesterol
OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE LIPIDOS EN
ANIMALES: PROTEINAS TRANSPORTADORAS
• ALBUMINA
•GLOBULINAS
transportan moléculas hidrofóbicas
poco abundantes -en pequeña
cantidad-: ACIDOS GRASOS LIBRES,
HORMONAS ESTEROIDES,
VITAMINAS, FARMACOS
HIDROFOBICOS
ALBUMINA
regiones
hidrofóbicas
TRANSPORTE INTRACELULAR DE LIPIDOS
Proteínas transportadoras especificas para:
• fosfoglicéridos
• colesterol
• ácidos grasos
Human Liver FABP1
Proteínas que unen ácidos grasos:
Familia de proteínas que tienen estructura β-clam de 10 hebras la
cual delimita una cavidad de unión de lípidos que se abre
mediante 2 hélices cortas antiparalelas
MEMBRANAS BIOLOGICAS
MEMBRANAS BIOLOGICAS:
estructuras que separan compartimientos
acuosos en los seres vivos
CUBIERTA
(membrana)
Influenza virus
vaina de mielina
Células ciliadas epiteliales del intestino
MEMBRANAS EN LA CELULA
FUNCION DE LAS MEMBRANAS BIOLOGICAS
• son barreras permeables, pero altamente selectivas
• controlan el flujo de información entre la célula y su
ambiente o a nivel intracelular:
• generan señales
• poseen receptores para estímulos diversos
• en ellas ocurren una serie de procesos vitales para
la función de la célula:
• ejemplos:
• fotosíntesis
• fosforilación oxidativa
PRINCIPALES CARACTERISTICAS
• Estructura laminar cerrada
• Ensamblajes macromoleculares de naturaleza no
covalente
• Estructura formada por lípidos y proteínas
• Los lípidos que constituyen las membranas se ordenan en
forma de bicapas
• Moléculas organizadas de manera asimétrica
• Estructuras fluidas
COMPONENTES DE LAS
MEMBRANAS BIOLOGICAS
COMPONENTES DE LAS
MEMBRANAS BIOLOGICAS
• lípidos
• proteínas
• carbohidratos
(en forma de glicoproteínas y glicolípidos)
• nucleobase, nucleósido, nucleótido u oligonucleótido
(en forma de nucleolípidos)
Proporción de componentes en las membranas
Tipo de membrana
Membrana plasmática - mielina
Membrana mitocondrial externa
Membrana nuclear
Retículo endoplásmico liso
Retículo endoplásmico rugoso
Bastones (retina)
Membrana mitocondrial interna
Membrana tilacoide
Membrana plasmática (gram -)
Membrana plasmática (gram +)
Membrana plasmática - eritrocito
Membrana plasmática - hepatocito
Membrana plasmática - ameba
proteinas
18
51
60
67
62
49
74
67
60
70
49
54
54
lípidos
79
47
36
33
38
47
24
27
40
20
43
36
42
carbohidratos
3
2
4
4
2
6
10
8
10
4
proteína/
lípido
0.2
1.1
1.7
2.0
1.6
1.0
3.1
2.5
1.5
3.5
1.1
1.5
1.3
EVOLUCION DE EUCARIOTES
Lípidos de Membrana
LIPIDOS DE MEMBRANA:
• anfipáticos
• elongados
POLAR
• glicerofosfolípidos
• esfingolípidos
• esteroles
NO POLAR
• otros
LIPIDOS DE MEMBRANA
• Con cadenas hidrocarbonadas largas (la mayoría)
-CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -CH2 -
• a más larga la cadena hidocarbonada:
• menos soluble en agua
• mayor número de interacciones de Van der Waals
Isomerismo rotacional de las cadenas hidrocarbonadas saturadas
CH2-
CH2CH2-
CH2-
CH2CH2-
GLICEROFOSFOLÍPIDOS
ESFINGOLIPIDOS
OTROS
LÍPIDOS
ANFIPATICOS
ESTEROLES
Esteroles y Hopanoides
(plantas)
Hopanoide
(bacterias)
(hongos)
colesterol
Nucleolípido
adenosina
Nucleolípido
adenosina
microorganismos
Geometría y dinámica de los
lípidos en las membranas
Geometría y organización molecular
Las membranas biológicas son micelas
discoidales cerradas sobre sí mismas
Geometría y determinación de la curvatura de las membranas
Dinámica molecular
de los lípidos en las
membranas
Proteínas de Membrana
PROTEINAS DE MEMBRANA
• integrales
• con regiones ricas en aminoácidos hidrofóbicos
• periféricas
• con regiones ricas en aminoácidos positivos (unidas a bicapa)
• ancladas a la membrana por un ácido graso o por un fosfolípido
(lipidadas)
• unidas a una proteína integral
CLASIFICACION DE LAS
PROTEINAS DE
MEMBRANA:
INTEGRALES Y
PERIFERICAS
proteínas
integrales
La configuración barril beta se encuentra sólo en la membrana externa de las
bacterias Gram-negativas, de la mitocondria y del cloroplasto
proteínas
lipidadas
fluidez de la membrana: importante para
interacción entre lípidos y proteínas
OTRAS ESTRUCTURAS
COMPLEJAS DE MOLECULAS
LIPIDICAS: DETERGENTES
EMULSION
FUNCION DE LOS DETERGENTES
TRANSPORTE A TRAVES DE LAS
MEMBRANAS
Membranas Biológicas
• Compuertas para el paso de sustancias
– Ingreso de nutrientes
– Salida de desechos
– Mantenimiento de compuestos importantes
mantenimiento del medio interno
Transportadores de membrana
• Cada célula tiene un conjunto de
transportadores particular a sus necesidades
• Cada organela tiene un conjunto de
transportadores que les permite mantener un
medio diferente al del citosol
CONCEPTOS GENERALES
CLASES DE TRANSPORTADORES
Sistema de Clasificación de los
Transportadores de Membrana
1. Canales/Poros
2. Sistemas de Transporte mediados por Potencial
Electroquímico
3. Transportadores Activos Primarios
4. Translocadores de Grupo
5. Acarreadores de Electrones
8. Factores Accesorios Involucrados en el Transporte
9. Sistemas de Transporte Caracterizados de manera
Incompleta
http://www.tcdb.org/tcdb/
SISTEMAS DE
TRANSPORTE EN ACCION
POTENCIAL DE ACCION
CANALES IONICOS EN LA MEMBRANA PLASMATICA DE LAS NEURONAS
(e) Voltage-gated K+ channel
Opens (transiently) in response to
change in the membrane potential
Flujo iónico en un Potencial de Acción (1)
Potencial de membrana (Em)en reposo
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (2)
Si Em > umbral = apertura canales de Na+ voltaje-dependientes
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
time
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
Flujo iónico en un Potencial de Acción (3)
Na+ fluye rápidamente por alta Fuerza Electromotriz
Extracelular
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (4)
Em llega a potencial de equilibrio del Na+
Extracelular
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
+
K+
20
0
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
time
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
Flujo iónico en un Potencial de Acción (5)
Depolarización de la membrana induce apertura de canales de K+voltaje-dependientes
Extracelular
Intracelular
20
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
+
K+
0
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (6)
Rápida salida de K+ por alta Fuerza Electromotriz
Extracelular
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
time
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
Flujo iónico en un Potencial de Acción (7)
Cierre automático de canales de Na+
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (8)
Em llega a potencial de equilibrio del K+
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
time
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
Flujo iónico en un Potencial de Acción (9)
Reseteo de canal Na+ de Voltaje-dependiente
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (10)
Repolarización cierra canales de K+ voltaje-dependientes
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
time
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
Flujo iónico en un Potencial de Acción (11)
Reseteo de canales de K+ Voltaje-dependientes
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time
Flujo iónico en un Potencial de Acción (12)
Potencial de Reposo
Extracelular
+
Intracelular
K
K+
Na+
Cl-
K
Na
20
0
K+
-20
-40
Na+
A-
-60
-80
Cortesía del Departamento de Ciencias Biológicas y Fisiológicas (Rosa Cárdenas)
time