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Comprender la composición molecular de membranas biológicas.
Definir las propiedades funcionales biofísicas de membranas biológicas.
Describir clases de canales iónicos, su estructura molecular y sus propiedades biofísicas.
Detallar la organización molecular, las propiedades, el control y los papeles funcionales de canales célula-célula.
Explicar el movimiento y transporte de sustancias a través de membranas biológicas mediante procesos pasivos.
Describir el movimiento y transporte de sustancias a través de membranas biológicas por medio de procesos activos.
Entender la importancia fisiológica de dos ejemplos de transporte activo y dos ejemplos de transporte pasivo.
Definir presión osmótica.
Calcular la osmolaridad de soluciones simples.
Estimar los cambios de la osmolaridad en compartimientos corporales causados por beber diversas soluciones simples.
Describir los mecanismos fisiológicos para regular la osmolaridad.
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Toda célula viva tiene una membrana de superficie que define sus límites y la conectividad de los compartimientos intracelular y extracelular. Las membranas celulares miden alrededor de 10 nm de grosor, y constan de una bicapa lipídica de 3 a 4 nm de grosor, con diversas proteínas embebidas que pueden sobresalir hacia uno u otro compartimiento (véase figura 1-2). Las membranas también delimitan organelos intracelulares, incluso la envoltura nuclear, el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático (ER), las mitocondrias, y diversas vesículas (véase figura 1-1). La bicapa lipídica es impermeable a sustancias cargadas o polares. Las proteínas manejan el transporte de iones o moléculas específicos a través de las membranas y, así, controlan la composición de diferentes soluciones a ambos lados. Apoyan la comunicación a través de las membranas y a lo largo de la superficie de la célula, y proporcionan acoplamiento mecánico entre células.
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Casi todos los lípidos de membrana son glicerofosfolípidos, que tienen un esqueleto glicerol con dos de sus tres grupos —OH esterificados por ácidos grasos, y el tercero esterificado a un grupo fosfato que, a su vez, es esterificado a una molécula pequeña que da su nombre a toda la molécula (figura 3-1). Los glicerofosfolípidos más comunes son la fosfatidilcolina (PC), la fosfatidiletanolamina (PE), y la fosfatidilserina (PS). Las membranas también contienen fosfatidilinositol (PI), que desempeña un papel importante en la emisión de señales dentro del citoplasma. Nótese que la PS y el PI tienen una carga negativa neta. Las membranas de células animales también pueden contener esfingolípidos, incluso fosfoesfingolípido, esfingomielina, que tienen dos cadenas acilo y una cabeza de colina enlazada a fosfato, unida a un esqueleto de serina, y glucoesfingolípidos, los cuales tienen azúcares en el grupo cabeza. Las membranas también contienen colesterol, mismo que tiene una estructura en anillo esteroide.
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