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OBJETIVOS

  • 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.

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.

LÍPIDOS

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.

FIGURA 3-1

Glicerofosfolípidos. Junto con el colesterol, forman la bicapa que separa el interior de las células, y apoya las proteínas de membrana embebidas. (Modificada con autorización de Landowne D: Cell Physiology, New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, 2006.)

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