1. Tema: Membrana estructural

2. Membranas celulares
 La célula debe mantener un
ambiente interno adecuado
(homeostasis) para llevar a cabo el
metabolismo.
 Esto es posible porque las células
están separadas del exterior por una
membrana plasmática que las limita.
 Las membranas internas también
limitan a las estructuras subcelulares
(organelas u orgánulos).
 Las diferentes proteínas presentes
en las membranas permiten a las
diferentes células y orgánulos
realizar distintas funciones.
Micrografía electrónica 250000 X

3. Funciones de las membranas
 Proteger y limitar a la célula y a sus organelas u orgánulos.
 Controlar la entrada y salida de sustancias de las células y de los
orgánulos.
 Detectar sustancias específicas debido a los receptores de membrana
presentes que se unen a sustancias que actúan como señales
químicas (Ej.: hormonas, neurotransmisores).
 Permitir el reconocimiento celular (Ej.: CMH).
 Proveer sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto y para
los componentes de la matríz extracelular. Esto permite a la célula
mantener su forma y en algunos casos moverse a otros sitios. También
permite mantener la estructura de los tejidos.
 Ayuda a compartimentalizar la célula (organelas).
 Proveer un sitio estable para enzimas que tienen sus sitios activos
orientados hacia el exterior o el interior de la célula.
 Comunicar células por la interacción de proteínas especializadas que
forman uniones (Ej.: uniones estrechas, plasmodesmos).

4. Modelo de mosaico fluido
 En 1972, S. Jonathan Singer y Garth
Nicolson propusieron, el modelo de
mosaico fluido:
 “fluido” porque los lípidos y proteínas se mueven
lateralmente, rotan y, raramente, se mueven de una
cara a la otra de la membrana (flip-flop).
 “mosaico” porque las proteínas están dispersas a
través de la bicapa de fosfolípidos.

5. Estructura de la membrana
 Bicapa de fosfolípidos:
 Cada fosfolípido tiene una cabeza
(hidrofílica) y dos colas (hidrofóbicas).
 Grosor de la membrana: 10 nm
 Se encuentran pequeñas moléculas
de colesterol entre los fosfolípidos
(sólo en células animales).
 Proteínas de membrana:
 Integrales o intrínsecas: atraviesan
completamente la bicapa o están
embebidas en ella parcialmente.
 Periféricas o extrínsecas: adosadas a
la cara interna de la bicapa lipídica.
 Glicoproteínas y glicolípidos:
 Con una cadena de oligosacáridos
unida mirando a la cara extracelular.

7. Modelo de membrana plasmática de una célula animal, determinado a
partir de fotomicrografías electrónicas y datos bioquímicos

8. Vista Tridimensional
oligosacárido
glicoproteína ESPACIO EXTRACELULAR
proteína
oligosacárido
glicolípido
lípido
bicapa (10 nm espesor)
fosfolipídica
proteína integral
(proteína canal)
proteína
integral Vista Transversal Esquemática
(transmembrana)
colesterol
proteína integral
(parcialmente embebida)
CITOPLASMA

10. Estructura de los fosfolípidos
 Los fosfolípidos son anfipáticos:
 2 colas hidrofóbicas o no polares (cadenas hidrocarbonadas).
 1 cabeza hidrofílica o polar (grupo fosfato).
 Orientación en la bicapa:
 Los fosfolípidos se alinean en la misma dirección en cada capa.
 Se mantienen juntos debido a interacciones débiles
(hidrofóbicas y de Van der Waals).
 Las colas se posicionan alejándose del agua, hacia el centro de
la bicapa.
 Las cabezas se posicionan hacia el agua, mirando hacia afuera
de la membrana.

11. Fosfatidilcolina (ejemplo de fosfolípido)
La cabeza hidrofílica,
polar es atraída por el agua
colina
carga
positiva
carga
negativa fosfato
glicerol
Cada unión en
esta cola lipídica
representa un carbono
cadenas
con hidrógenos para
hidrocarbonadas
completar las uniones
covalentes disponibles:
Las colas hidrofóbicas, no-polares
no son atraídas por el agua
Fosfolípido de membrana (representación simbólica generalizada)
cabeza hidrofílica
colas hidrofóbicas

12. Medio acuoso
Las colas no-polares, hidrofóbicas de las
cadenas hidrocarbonadas interactúan entre sí
en el interior de la bicapa.
Las cabezas cargadas, polares, hidrofílicas
interactúan con el agua del medio interno
(citoplasma) y el externo (extracelular).
Medio acuoso

13. Una bicapa lipídica entre fluidos acuosos
 Adentro (citoplasma) y afuera (fluido extracelular) de las membranas hay un
fluido acuoso.
 El agua en contacto con la membrana la presiona de cada lado.
 De este modo la bicapa resulta en una barrera entre el interior y el exterior de la
célula.
Medio acuoso
Cabezas
hidrofílicas
Colas
Hidrofóbicas Bicapa
fosfolipídica
Cabezas
hidrofílicas
Medio acuoso

14. La fluidez de las membranas
 La mayoría de los lípidos y algunas desplazamiento lateral
proteínas pueden moverse lateralmente
a través de las membranas.
 Las bicapas con una alta proporción de flip-flop
(raramente)
ácidos grasos insaturados son más
fluidas.
flexión rotación
 El colesterol (sólo presente en células
animales) interrumpe el apretado
empaquetamiento de los fosfolípidos
ayudando a regular la fluidez. Al mismo
tiempo el colesterol mantiene unidas a
las cabezas de los lípidos estabilizando
y fortaleciendo la membrana. Cadenas Cadenas
 La fluidez es importante en la ruptura y hidrocarbonadas hidrocarbonadas
rearmado de las membranas insaturadas saturadas
(Ej.: endocitosis y exocitosis).

15. Fluidez y ácidos
grasos Grupo
carboxilo
En un ácido graso
saturado todas las
uniones entre carbonos
son simples. La cadena
hidrocarbonada Cadena
es recta.
hidrocarbonada
Ácido palmítico
La cadena recta permite un empaquetamiento cercano.
La cadena con dobleces no lo permite.
En un ácido graso
insaturado existen
una o más uniones
dobles.
La cadena
hidrocarbonada
tiene dobleces.
Ácidos grasos Mezcla de ácidos grasos
saturados saturados e insaturados
Ácido
linolénico

16. Efecto de la temperatura sobre el
empaquetamiento de las colas
hidrocarbonadas
Bajas temperaturas – Estado gel
Los fosfolípidos están estrechamente empaquetados
 A bajas temperaturas la
bicapa está en un estado
de gel y estrechamente
empaquetada.
 A altas temperaturas (la Altas temperaturas – Estado fluido
corporal) la bicapa es
fluida, las moléculas de
lípidos se mueven, rotan e
intercambian lugares.
La membrana se hace más fluida y el
movimiento de fosfolípidos es posible.

17. Colesterol
 La cantidad de colesterol puede variar con
el tipo de membrana.
 Las membranas plasmáticas en animales
tienen casi un colesterol por fosfolípido.
Otras membranas como las de las bacterias
y las vegetales no tienen colesterol.

18. Estructura del colesterol
cabeza polar
estructura
plana de
anillos
esteroides
cola
hidrocarbonada
no-polar

19. El colesterol en las membranas
 Tienen la misma
orientación que las
moléculas de
fosfolípidos.
 La cabeza polar del
colesterol está alineada
con la cabeza polar de
los fosfolípidos.

20. Funciones del colesterol
 Regula la fluidez de la
membrana. Hace a la
bicapa menos
deformable y disminuye
su permeabilidad a
moléculas pequeñas
hidrosolubles.
 Evita la cristalización de
la bicapa.

21. Glicolípidos de membrana
 Los glicolípidos también son constituyentes de las
membranas. En esta figura se los muestra como grupos
de azúcar hexagonales y azules proyectándose hacia el
espacio extracelular.
 Actúan como receptores y en el reconocimiento celular.

22. Proteínas de membrana
 Por ejemplo, en los
glóbulos rojos, se
encuentran más de 50
tipos de proteínas de
membrana.
 Las proteínas de
membrana determinan
las mayoría de las
funciones de la
membrana de un tipo
celular específico.

23. Los dos principales grupos de
proteínas de membrana
 Mirando el dibujo Proteína
se orbservan las integral
proteínas
integrales y las
periféricas.
 Las membranas
son asimétricas
fundamentalmente Proteína
periférica
en términos de sus
proteínas.

24. Proteínas integrales o intrínsecas
Grupos R hidrofílicos en las partes
 Las proteínas expuestas de la proteína, interactuando
con el agua.
Medio acuoso
transmembrana Afuera de
la célula (extracelular)
tiene aminoácidos
hidrofóbicos que les
permiten atravesar
la región hidrofóbica Interior hidrofóbico
de la bicapa
de la membrana. Y
tienen aminoácidos
polares en las
regiones en Adentro
Medio acuoso
(citoplasmático)
contacto con Grupos R hidrofóbicos en las partes de la célula
medios acuosos. de la proteína que interactúan
con la parte interna, hidrofóbica de la
bicapa fosfolipídica.

25. Proteínas periféricas o
extrínsecas
 Se unen a los
fosfolípidos o a
proteínas integrales
del lado
citoplasmático de la
membrana

26. Funciones de las proteínas de membrana
Canales Actividad Receptores
de transporte enzimática de membrana
Identificadores de Adhesión entre Anclaje al
la superficie celular células citoesqueleto

27. Anclaje del citoesqueleto
 El citoesqueleto
puede estar unido
a proteínas de
membrana.
 Esto permite
mantener y dar
forma a la célula y
fija la localización
de ciertas
proteínas.

28. Adhesión celular
• unión estrecha • plasmodesmo

29. Receptores
• COMUNICACIÓN CÉLULA-CÉLULA • SITIOS DE PEGADO DE HORMONAS

30. Enzimas inmovilizadas
 Enzimas con el
sitio activo
hacia el
exterior, por
ejemplo en el
intestino
delgado
(dipeptidasa,
maltasa, lactasa,
sacarasa,
nucleotidasa)