medicina

1. Estructura de las
Membranas Biológicas
Dr Corradi Gerardo

2. La membrana plasmática define la extensión de la célula y mantiene las
diferencias esenciales entre el contenido de ésta y su entorno.
•No es una barrera pasiva
•Es un filtro altamente selectivo que mantiene la diferencia en la
concentración de iones a ambos lados de la misma.
•Permite que los nutrientes ingresen y los productos residuales salgan de la
célula.
50% Lípidos
Estructura de la membrana

3. Agrupación de moléculas lipídicas y proteicas unidas por interacciones no covalentes.
Bicapa lipídica
Constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente
Impermeable al flujo de la mayoría de las moléculas.
El modelo de mosaico fluido es, en biología, un modelo de la estructura
de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G.
Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica y al desarrollo de
técnicas de criofractura.
Según el modelo del mosaico fluido, las proteínas (integrales o periféricas)
serían como "icebergs" que navegarían en un mar de lípidos (fluido lipídico).
A que debemos la permeabilidad selectiva?
Estructura de la membrana

4. Lípidos
•Las moléculas lipídicas son insolubles en agua, pero se disuelven facilmente
en solventes orgánicos.
•Constituyen aproximadamente un 50% de la masa de la mayoría de
membranas de las células animales.
Existen 3 tipos principales de lípidos en las membranas celulares
•Fosfolípidos
•Colesterol
•Glicolípidos

5. Estructura de la membrana: fosfolípidos
14 a 24
átomos de
carbono
saturada
insaturada
Los principales fosfolípidos
de la membrana de
eritrocitos humanos:
•Fosfatidiletanolamina
•Fosfatidilserina
•Fosfatidilcolina
•Esfingomielina

6. fosfoglicéridos
esfingolípido
fosfocolina

7. Estructura de la membrana: colesterol
Posición del colesterol
en la bicapa

8. •Lípidos que contienen oligosacáridos
•Se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa
•Suelen constituir el 5% de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior.
•Carecen del grupo fosfato
Espacio Extracelular
Citosol
Estructura de la membrana: Glucolípidos

9. Dependiendo del glucolípido, la cadena glucídica puede contener, en cualquier
lugar, entre uno y siete monómeros de monosacárido. Al igual que la cabeza de
fosfato de un fosfolípido, la cabeza de carbohidrato de un glucolípido es
hidrofílica, y las colas de ácidos grasos son hidrofóbicas. En disolución acuosa,
los glucolípidos se comportan de manera similar a los fosfolípidos.

12. Movimientos de los componentes de membrana
La bicapa es un fluido bidimensional
En las bicapas de fosfolípidos puros éstos no migran (flip-flop) de una monocapa a
otra (flipasas).
Las moléculas de lípidos en cada monocapa están en contínuo movimiento
difundiendo.

13. Asimetría de la bicapa: la distribución de los fosfolípidos
es distinta en cada monocapa
●Cara extracelular o
exoplásmica:
fosfatidilcolina,
esfingomielina,
glucolípidos
●Cara citosólica:
fosfatidilserina,
fosfatidiletanolamina
Si los fosfolípidos rara vez se cambian de monocapa, cómo se establece la
asimetría?
Esta asimetria esta mediada por la acción Flipasas o translocasas de
fosfolípidos
La asimetría de la bicapa es esencial para su función, especialmente para las
vías de señalización

14. Asimetría de la bicapa: la distribución de los fosfolípidos es
distinta en cada monocapa

15. Asimetría de la bicapa: la distribución de los fosfolípidos
es distinta en cada monocapa

16. ¿De qué depende la fluidez de la membrana?
La fluidez de las bicapas lipídicas depende de (i) su composición lipídica y
(ii) de la temperatura
(i) Temperatura
(ii) Composición Lipídica
Los dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de
la bicapa fosfolipídica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea más difícil
Viscoso Líquido
Líquido
Viscoso
Calor
Transición de fase
El colesterol confiere rigidez en la zona cercana a las cabezas polares, lo que aumentaría la
rigidez de la membrana
El colesterol a alta concentración impide la interacción de los açidos grasos saturados,
entonces aumenta la fluidez de la membrana

17. Proteínas
Median las funciones de la membrana.
•Transporte
•Reacciones enzimáticas
•Eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular
•Receptores
La cantidad y el tipo de proteínas de una
membrana reflejan su función.
Aunque la estructura básica de las
membranas biológicas está determinada por
la bicapa lipídica, la mayor parte de sus
funciones están desempeñadas por
proteínas.

18. Figure 10-19 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Proteínas de Membrana
Clases 1, 2 y 3: proteínas de transmembrana, con dominios hidrofílicos expuestos a
los medios externo y/o interno conectados por dominios peptídicos hidrofóbicos que
atraviesan la bicapa.

19. Figure 10-19 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Clase 4 ancla de alfa hélice
Clase 5, ancla a cadena de ácido graso.
Clase 6, ancla de GPI (glicofosfatidilinositol)
Clase 7 y 8, ancladas a otras proteínas (enlaces no
covalentes)
Proteínas de Membrana

20. ¿Como entran las proteínas dentro de la
membrana cuyo interior es hidrofóbico?
La región transmembrana de
la proteína forma una
estructura llamada α hélice.
Esta estructura permite que
los grupos C=O y NH se
unan mediante puentes de
hidrógeno y no interaccionen
con la región hidrofóbica de
la MP

21. Estudios de Frye y Edidin (1970): fusión células de origen
humano y de ratón inducida (heterokarion).
Usando anticuerpos marcados con compuestos fluorescentes,
observaron mediante microscopía de fluorescencia rápida
mezcla de antígenos después de la fusión.
Las proteínas no pasan de una
monocapa a la otra, esto
establece una asimetría de
membrana

22. Las células pueden confinar lípidos y proteínas en
dominios específicos de membrana Complejos
multiprotéicos
Acomplejadas
con complejos
extracelulares
Acomplejadas
con complejos
intracelulares
(citoesqueleto)
Interacción con
proteínas de
superficie de
células vecinas

23. Gucocalix: Glicolípidos y Glicoproteínas
Describe la zona periférica, rica en carbohidratos de la superficie de la mayoría de las
células eucariotas.
Está formado por las cadenas laterales de oligosacáridos de las glucoproteínas y de los
glucolípidos unidos a la membrana, aunque también puede corresponder a
glucoproteínas y glucolípidos segregados y luego adsorbidos por la célula.

24. La mayoría de
las proteínas
transmembran
a están
glicosiladas
Se glicosilan
en el RE y
Golgi y por eso
se encuentran
en la cara
exoplásmica de
la membrana
Las lectinas
reconocen
glucolípidos de
la superficie y
se especializan
en el
reconocimiento
célula-célula
Alta
diversidad de
oligosacáridos

27. Lipid raft o balzas lipídicas
Lipid rafts son ensamblados dinámicos de colesterol,
esfingolípidos y proteínas de membrana dispersas dentro de la
membrana plamática.

28. • Los rafts son plataformas especializadas en
transducción de señales, endocitósis y sorting de
proteínas.
Zonas engrosadas de la membrana enriquecidas en
esfingomielina y colesterol
Constituyen plataformas que agrupan determinadas proteínas

29. • Caveolae es un tipo especializado de lipid raft que
contiene a la proteína caveolina y caracterizada por
invaginaciones morfologicamente definidas de la
superficie celular.
• Proteínas enriquecidas en lípid rafts:
1. Proteínas ancladas a la cara externa de la membrana
plasmática (MP) a través de un glicosilfosfatidil-inositol
(GPI-anchored).
2. Enzimas y proteínas adaptadoras doblemente aciladas
(Ej: FRS2, Src-Kinasa, etc) y unidas a la cara interna de
la MP.
3. Proteínas transmembrana.
Lipid raft
MP
IN
OUT
Caveola
MP
IN
OUT

30. + Resistentes al tratamiento en frio con detergentes
no iónicos (Tritón X-100)
Lipid Raft
Lipid Raft
Sphingolipid Cholesterol Ganglioside
Phosphatidyl
choline
Phosphatidyl
ethanolamine
Saturated
phospholipids
Phosphatidyl
inositol
Unsaturated
phospholipids
GPI-linked protein
Src-family kinase
Citosol
MP
Medio Extracelular
Lipid Rafts
Src-family kinase
GPI-linked protein

31. Las balsas pueden servir de portal de entrada a
varios patógenos y toxinas, como el virus de
inmunodeficiencia 1 (HIV1).
membrana de linfocito T
Fantini et al. 2002

32. Las gotas lipídicas almacenan el exceso de lípidos
●Tienen monocapa
●Almacenan lípidos
neutros como
triglicéridos y ésteres de
colesterol

33. ¿Cómo se estudian los
componentes de la membrana?
Detergentes

34. Figura 10-29b Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)