La estructura de la membrana celular está compuesta principalmente por una bicapa de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. Los fosfolípidos forman una capa doble que permite el paso selectivo de sustancias a través de canales iónicos y transportadores. Las proteínas cumplen funciones estructurales, de transporte y de comunicación entre células. Las membranas contienen también carbohidratos unidos a lípidos y proteínas que permiten la interacción celular.

1. 2. Estructura de la
membrana celular
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
PHD. Carlos Guillermo Quiroz Carrillo
Mag. Sergio Huatuco Trinidad
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2. PROPÓSITO
• Conocer la estructura de las membranas celulares y
sus propiedades dentro de la función celular.
• Estructura de la membrana.
• Proteínas, lípidos y carbohidratos de
membrana.
• Uniones celulares.
CONTENIDO

3. NATURALEZA LIPÍDICA
DE LA MEMBRANA
CELULAR
• CHARLES ERNEST
OVERTON EN 1895 PROPUSO
QUE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
PENETRAN SUSTANCIAS
LIPOSOLUBLES Y QUE RESISTEN EL
PASO DE LA CONDUCCIÓN
ELECTRICA.
• IRVING LANGMUIR EN 1897
DETERMINO QUE LOS FOSFOLÍPIDOS
SE AGRUPAN FORMANDO
MONOCAPAS
BICAPA DE FOSFOLÍPIDOS DE LA
MEMBRANA CELULAR
• LOS CIENTÍFICOS GORTER Y GRENDEL EN 1925
EXTRAJERON LOS LIPIDOS DE LA MEMBRANA DE
LOS ERITROCITOS Y LUEGO AL SER EXTENDIDO EN
AGUA DUPLICABA EL ÁREA DE SUPERFICIE DE LA
CÉLULA POR LO QUE CONCLUYERON QUE LA
MEMBRANA ESTÁ CONFORMADO POR DOBLE
CAPA.
MODELO DE JONATAN SINGER Y GARTH NICOLSON
RESPECTO A LA MEMBRANA CELULAR
EN 1972 POSTULARON EL MODELO MOSAICO
FLUIDO PARA LA MEMBRANA CELULAR Y SU
RELACIÓN ESTRUCTURAL CON LAS PROTEÍNAS

5. Funciones de la Membrana Celular
1) Compartimentación.
2) Plataforma para actividades bioquímicas.
3) Proporcionar una barrera permeable selectiva.
4) Transporte de solutos.
5) Respuesta a estímulos externos.
6) Interacción intercelular.
7) Transformación de energía

7. Composición lipídica de las membranas
Las membranas son ensambles de lípidos y proteínas en las que los componentes se mantienen unidos en
una lámina delgada mediante enlaces no covalentes.
La relación de lípido a proteína en una membrana varía, endependencia del tipo de membrana .En gran
medida, estas diferencias se pueden correlacionar con las funciones básicas de estas membranas.
Las membranas también contienen carbohidratos, que están unidos a los lípidos y las proteínas

8. LÍPIDOS DE MEMBRANA
todos ellos anfipáticos; es decir, contienen regiones hidrofílicas e hi-drofóbicas. Existen tres
tipos principales de lípidos de membrana:
Fosfoglicéridos.- Contienen un grupo fosfato, se basan en un esqueleto de glicerol.
Esfingolípidos.- Una esfingosina unida a un ácido graso por su grupo amino (esfingomielina,
cerebrosido, gangliosido)
Colesterol.- Puede constituir hasta 50% de las moléculas de lípidos en la membrana plasmática.
Las moléculas están orientadas con su pequeño grupo hidroxilo hidrofílico hacia la superficie
de la membrana, y el resto de la molécula incrustada en la bicapa lipídica.

9. Acido fosfatídico
Principales fosfolípidos y
ubicación
Fosfatidilcolina (No cit)
Fosfatidiletanolamina (Cit)
Fosfatidilserina (Cit)
Esfingomielina (No cit)
Fosfatidilinositol (Cit)
Cardiolipina (Mit)
Colicol (RE)
Acidos grasos
insaturados
Acidos grasos saturados
Glicerina
Grupo
fosfato
Cap. 4 Karp Fig. 4.6

10. Movimientos de los Fosfolípidos

11. Colesterol
• > Fluidez AG cortos y no saturados
• < Fluidez AG largos, insaturados y colesterol

12. Naturaleza e importancia de la bicapa lipídica
 Puede determinar el estado físico de la membrana.
 Influir en la actividad de las proteínas de membrana particulares.
 Proporcionan los precursores de mensajeros químicos altamente activos que regulan la función celular.
 Flexibilidad de la bicapa lipídica, las membranas son deformables y su forma general puede cambiar.
 La bicapa lipídica puede autoensamblarse (liposomas).

13. CARBOHIDRATOS DE MEMBRANA
• Oscila entre 2 y 10% en peso.
• Más de 90% de los carbohidratos forman glucoproteínas.
• El restante forma glucolípidos.
• Los carbohidratos de la membrana plasmática miran hacia
afuera en el espacio extracelular.
• Las proyecciones de carbohidratos realizan un papel
importante en la mediación de las interacciones de una
célula con su entorno, y en la clasificación de proteínas de
membrana en diferentes compartimientos celulares.
• Los carbohidratos de los glucolípidos en la membrana
plasmática de los glóbulos rojos determinan si el tipo de
sangre de una persona es A, B, AB u O.

14. PROTEÍNAS DE MEMBRANA
una membrana puede contener cientos de proteínas diferentes.
Las proteínas de membrana pueden agruparse en tres clases diferentes que se distinguen
por la intimidad de su relación con la bicapa lipídica. Estas son:
• Proteínas integrales Que penetran en la bicapa lipídica son proteína transmembrana;
es decir, traspasan totalmente la bicapa lipídica,constituyen 25-30% de todas las
proteínas codificadas, y alre-dedor de 60% de todos los objetivos farmacológicos
actuales.
• Proteínas periféricas Que se localizan completamente fuera de la bicapa lipídica, ya
sea en el lado citoplásmico o extracelular, aunque asociadas con la superficie de la
membrana por enlaces no covalentes.
• Proteínas ancladas a lípidos Que se localizan fuera de la bicapa lipídica, ya sea en la
superficie extracelular o citoplásmica, pero unidas en forma covalente a una molécula
de lípido que se encuentra dentro de la bicapa.

15. Proteínas de membrana
Periféricas
Integrales
Filamentos
citoesqueleto
Colesterol Canales
Bicapa de
fosfolípidos
Glicolípidos
Glicoproteínas
Transmembrana

16. Proteínas de membrana
Extracelular
Citosol
COOH-
Bicapa
lipídica
Proteína paso
simple
Región
Hidrofóbica
Región hidrofílica
Alfa
hélice
Proteína multipaso

18. Permeabilidad celular
La membrana plasmática es una barrera que retiene los materiales disueltos
de la célula para que no se filtren al medio ambiente; sin embargo, debe
permitir el intercambio de materiales necesarios dentro y fuera de la célula.
La bicapa de lípidos de la membrana es ideal para evitar la pérdida de solutos
cargados y polares de una célula.
Básicamente, existen dos medios para el movimiento de sustancias a través
de una membrana:
• Pasivamente por difusión.
• Activamente por un proceso de transporte acoplado a la energía.
Se conocen cuatro procesos diferentes por los cuales las sustancias se
mueven a través de las membranas:
• Difusión simple a través de la bicapa lipídica.
• Difusión simple a través de un canal acuoso revestido de proteína.
• Difusión facilitada por un transportador de proteínas.
• El transporte activo, que requiere una “bomba” de proteínas, impulsadas
por energía, capaz de mover sustancias contra el gradiente de
concentración.

19. Canales iónicos
1) Dependiente de voltaje
2) Dependiente de ligando
Gradiente
Voltaje

20. Canales iónicos
Acuaporinas  canales agua
Valinomicina gramicidina A

22. Ejemplos
Transportadores
• Na+K+ .- contratransporte dependiente Mg 2+
• 3 Na+
(i) + 2 K+
(e) + ATP  3 Na+
(e) + 2 K+
(i) + ADP + P
• Fármacos cardiotônicos inhiben la bomba Na+K+  aumenta Ca2+ aumenta contracciones cardíacas
• Existen bombas dependientes de la bomba Na+K+
(Na+-Glucosa, Na+-Ca2+ ,Na+-H+)
• K+H+ .- contratransporte, ingresso de K+ y salida del H+
• Gasto de energia
• Aumento del pH en el estomago
• Salida del Cl- para la formación de HCl en el estomago

23. Unión de células entre sí y con la matriz
extracelular
• Matriz celular
• Rellenar espacios no ocupados por las células
• Brinda resistencia a la comprensión y estiramiento
• Medio de distribucion de alimentos y eliminación de desechos
• Otorga puntos de anclaje a células
• Vehiculo por donde migran las células dentro del organismo
• Vehiculos por donde arriban sustancias inductoras

24. Unión de células entre sí y con la matriz
extracelular
• Componentes matriz celular
• Fluidos
• Glicosaminoglicanos
• Proteoglicanos
• Fibrosos
• Proteínas estructural (Colágeno)
• Proteínas adhesivas (Fibronectina, laminina)

25. Unión de células entre sí y con la matriz
extracelular
• Células-Matriz extracelular.-
• Contactos focales
• Fibras de colágeno-Integrinas-Actina
• +/- duraderas
• Hemidesmosomas
• Células epiteliales-lamina basal
• Fibras de colágeno-integrina-Queratina

26. Unión transitoria entre células
• Respuestas inmunitarias, reparación de heridas y hemorragias
• Reconocimiento y adhesión celular
• Union heterofílica entre glicolípidos y glicoproteínas de los eritrócitos
con glicoproteínas complementarias - selectinas.
• Células mieloides y linfócitos T y B

27. Unión entre células
• Reconocimiento y adhesión celular durante el desarrollo embrionário
por CAM (moléculas de adhesion celular)
• Union homofílica entre glicoproteínas transmembrana de células.
• Cadherinas, uniones indirectas que utilizan Ca2+ como mediador

29. Unión estables entre células
• Unión oclusiva
• Unión de células epiteliales por debajo de la
superficie del epitelio
• Ocludinas y claudinas
• Permiten el paso de Mg2+
• Cinturón adhesivo
• Por debajo de la unión oclusiva
• Intervienen la glicoprotína cadherinas y filamentos
de actina

30. Unión estables entre células
• Desmosomas
• Uniones puntiformes por debajo del cinturón
adhesivo
• Cadherinas ( Desmoplaquina I, desmogleína I y
desmocolina II) con queratina
• Confiere resistencia mecánica
• Unión comunicante
• Conexones
• Permiten el paso de algunos solutos (iones,
monossacáridos, nucleótidos, aa, etc.)
• Abren y se cierran com aumento de Ca2+