3. Membrana Celular

FUNCIONES DE LA MEMBRANA
COMPARTIMENTALIZACION.
ANDAMIAJE PARA ACTIVIDADES BIOQUIMICAS.
PROVISION DE UNA BARRERA CON PERMEABILIDAD
SELECTIVA.
TRANSPORTE DE SOLUTOS.
RESPUESTA A SEÑALES EXTERNAS.
INTERACCION CELULAR.
TRANSDUCCION DE ENERGIA.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA:
COMPARTIMENTALIZACION
 La MEMBRANA PLASMATICA rodea el contenido de toda la célula, mientras
que la MAMBRANA NUCLEAR y LA CITOPLASMICA encierran diversos espacios
intracelulares.
 La COMPARTIMENTALIZACION por la membrana permite la presencia de
actividades especializadas sin interferencia externa y permite la regulación
independiente de las distintas actividades celulares.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: ANDAMIAJE PARA
ACTIVIDADES BIOQUIMICAS.
• Debido a su construcción, las membranas proporcionan a
la célula un marco o andamiaje extenso dentro del cual los
componentes pueden ordenarse para su interacción
efectiva.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: PROVISION DE UNA
BARRERA CON PERMEABILIDAD SELECTIVA.
• Las membranas previenen el intercambio irrestricto de
moléculas de un lado a otro. Al mismo tiempo, las
membranas representan un medio de comunicación
entre compartimentos.
• Regula el transporte de sustancias a través de POROS,
CANALES Y TRANSPORTADORES. Esto es necesario por
que las células y los orgánulos están delimitados por
sistemas de membranas.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: TRANSPORTE DE
SOLUTOS.
• La MAQUINARIA DE TRANSPORTE DE LA MEMBRANA,
permite que una célula acumule sustancias, como azucares y
aminoácidos necesarios para alimentar el metabolismo.
• También puede transportar IONES ESPECIFICOS, con los que
establece gradientes iónicos a través de si misma.
• Es de vital importancia en CELULAS NERVIOSAS Y
MUSCULARES.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: RESPUESTA A SEÑALES
EXTERNAS.
• La membrana plasmática tiene una función crucial en la respuesta de una
célula a los estímulos externos, un proceso conocido como TRANSDUCCION
DE SEÑAL.
• Las membranas tienen RECEPTORES que se combinan con moléculas
especificas LIGANDOS, que tienen estructuras complementarias.
• Las celulas cuentan con distintos tipos de receptores de membrana.
• “La interacción de un receptor de la membrana plasmática” (Ejemplos:
Producción de Glucógeno, Division Celular, liberación de calcio de sus reservas
internas o tal vez, Apoptosis)

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: INTERACCION
CELULAR
• La membrana plasmática permite que las células se
reconozcan y se envíen señales unas a otra, que se
adhieran cuando sea adecuado , y que intercambien
materiales e información.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA: TRANSDUCCION DE
ENERGIA
• Transducción de energía: FOTOSINTESIS
• En los Eucariotas la maquinaria para las conversiones
energéticas esta dentro de las membranas de los
cloroplastos y las mitocondrias

BREVE HISTORIA DE LOS ESTUDIOS DE LA MEMBRANA
PLASMATICA.
• 1890 Primeras Nociones de la naturaleza química de la membrana Ernst Overton
de la Universidad de Zurich. Overton razono que una sustancia que entra del medio
a la célula primero debía disolverse en la capa limitante externa de la célula.
(ENSAYO CON PELOS RADICULARES DE UNA PLANTA.)
• 1925 E. Gorter y F. Grendel proponen por primera vez la bicapa lipídica (ENSAYO
CON LIPIDOS DE MEMBRANA DE LOS ERITROCITOS). Concluyeron que la
membrana plasmática contenía una capa BIMOLECULAR de lípidos osea una
BICAPA LIPIDICA.
• Entre 1920 y 1930 se encontró evidencia que la estructura de las membranas debe
tener mas que solo una bicapa lipídica. Existe un descenso en la tensión superficial
por la presencia de PROTEÍNAS DE MEMBRANA.
• En 1935 Huge Davson y James Danielli propusieron que la membrana plasmática
estaba compuesta por una bicapa lipídica recubierta en sus dos superficies por una
capa de proteínas globulares.
• A finales de 1960 nace un nuevo concepto de la membrana plasmática y en 1972
se detalla el modelo de MOSAICO FLUIDO (Jonathan Singer y Garth Nicolson
Universidad de California)

COMPOSICION QUIMICA DE LA MEMBRANA
• Las Membranas son de LIPIDOS Y PROTEINAS en los que los componentes que se
mantienen juntos en un ahoja delgada de enlaces no covalentes.
• La BICAPA LIPIDICA sirve sobre todo como columna estructural para la
membrana y establece la barrera que impide los desplazamientos aleatorios de
materiales hidrosolubles hacia adentro y fuera de la célula.
• Cada Tipo de célula diferenciada contiene un complemento único de proteínas de
membrana que contribuye a las actividades especializadas de esa célula.
• La proporción entre lípidos y proteínas en la membrana varia, según el tipo de
membrana celular (PLASMATICA, RETICULO ENDOPLASMICO, APARATO DE GOLGI,
tipo de organismo (BACTERIA, CELULA VEGETAL, CELULA ANIMAL) tipo de célula
(CARTILAGO, MUSCULO, HIGADO).
• En gran medida estas diferencias pueden relacionarse con las funciones básicas de
estas membranas. (Ejemplos: Membrana Mitocondrial interna, Vaina de Mielina).
• Las membranas también contiene Carbohidratos, que se unen a los lípidos y
proteínas.

LIPIDOS DE MEMBRANA.
• LOS TRES PRINCIPALES LIPIDOS DE
MEMBRANA SON: FOSFOGLICERIDOS,
ESFINGOLIPIDOS y COLESTEROL

LIPIDOS DE MEMBRANA: FOSFOGLICERIDOS
• FOSFOGLICERIDOS: Los FOSFOGLICERIDOS son un ejemplo de moléculas
ANFIPATICAS/
• IMPORTANTE: “LOS TRIGLICERIDOS, NO SON ANFIPATICOS”
• “Los glicéridos de la membrana son di-glicéridos: Dos de los
grupos hidroxilo del glicerol están esterificados con ácidos
grasos, el tercero esta esterificado con un grupo FOSFATO
hidrofilico (ACIDO FOSFATIDICO).”
• El acido fosfátidico es casi inexistente en la mayoría de las
membranas.
• En las membranas biológicas los fosfogliceridos siempre llevan
un grupo adicional (COLINA, ETANOLAMINA, SERINA e INOSITOL-
GRUPOS HIDROFILOS) unido con el fosfato. Presentan un GRUPO
O CABEZA.
Un ACIDO GRASO de la membrana puede estar completamente
saturado monoinssaturado o poliinsaturado.

LIPIDOS DE MEMBRANA: FOSFOGLICERIDOS.
• En fechas recientes el interés se ha enfocado en los ácidos grasos muy insaturados (Eicosapentanoico EPA y
Acido Docosahexanoico, DHA, tienen cinco y seis enlaces dobles respectivamente).
• Se incorporan sobre todo en moléculas de PE y PC de ciertas membranas, sobre todo en el CEREBRO y la retina.
• EL EPA y DHA se describen como ACIDOS GRASOS OMEGA-3.
• Todos los fosfogliceridos tienen carácter ANFIPATICO

LIPIDOS DE MEMBRANA: ESFINGOLIPIDOS.
• Los enfingolipidos, son derivados de la ESFINGOSINA-Es un
aminoalcohol que contiene una larga cadena de hidrocarburos.
• Los esfingolipidos son: ESFINGOSINA + UN ACIDO GRASO, unido
por su grupo amino.
• La esfingomielina, es el único fosfolípido de la membrana que
no esta formado sobre una columna de glicerol.
• Cuando se dan sustituciones con carbohidratos, la molécula es
un GLUCOLIPIDO
• CEREBROSIDOS: cuando dentro de la molécula esta un azúcar
simple.
• GANGLIOSIDO: cuando dentro de la molécula existe un grupo
pequeño de azucares.
• Los esfingolipidos tienen dos cadenas largas de hidrocarburos
hidrófobos en un extremo y una región hidrófila en el otro.
Tambien son anfipaticos tienen una estructura general parecida
a los fosfogliceridos.

LIPIDOS DE MEMBRANA: ESFINGOLIPIDOS.
• Los Glucolipidos se encuentran en mayor cantidad
en la vaina de MIELINA (Galactocerebrosido:
GALACTOSA+CERAMIDA)/El sistema nervioso es
rico en glucolipidos
• La deficiencia de gangliosidos (GM3) en seres
humanos produce enfermedades neurológicas
caracterizadas por convulsiones graves y ceguera. .
• Los GLUCOLIPIDOS, también participan en ciertas
enfermedades infecciosas, toxinas que causan el
cólera y botulismo, Infección con virus de la
influenza.

LIPIDOS DE MEMBRANA: COLESTEROL.
• El COLESTEROL EN CIERTAS CELULAS ANIMALES constituye
el 50% de las moléculas de lípidos de membrana.
• El colesterol esta ausente en las membranas plasmáticas
de las células vegetales y bacterianas.
• La molécula de colesterol esta orientada con su grupo
carboxilo hacia la superficie y el resto de la molecula en la
bicapa lipidica
• Es menos anfipatico

LIPIDOS DE MEMBRANA: COLESTEROL.

NATURALEZA E IMPORTANCIA DE LA BICAPA LIPIDICA.
• Cada Tipo de membrana celular tiene su propia composición lipídica.
• Por esta variabilidad estructural, se calcula que lagunas membranas biológicas contienen cientos
de especies químicamente distintas de fosfolípidos.
• Los Lípidos de membrana tienen efecto importante en las propiedades biológicas de una
membrana.
• Las membranas nunca tienen un borde libre; siempre son estructuras continuas sin
interrupciones..
• Las membranas forman redes interconecatadas dentro de la celula .
• Por la flexibilidad de la bicapa lipídica, las membranas son deformables (Deformacion durante la
Locomocion)
• Participa en la gemación de membranas (Ejemplos: Secrecion, Fertilizacion)
• Separacion de cargas eléctricas a ambos lados de la membrana.
• Tiene Capacidad de autoensamblaje (LIPOSOMAS: contienen un bicapa lipídica, se organiza de
manera muy similiar a una NATURAL.)
• Los LIPOSOMAS son MUY IMPORTANTES EN INVESTIGACION de biomembrana: permiten
estudiar PROTEINAS, SIRVEN COMO VEHICULO para transportar fármacos o moléculas dentro
del cuerpo

LA ASIMETRÍA DE LOS LÍPIDOS DE LA MEMBRANA
• La Bicapa lipídica puede considerarse como formada
por dos capaz individuales independientes, mas o
menos estables, contienen propiedades físicas y
químicas distintas.
• Todos los GLUCOLIPIDOS de la membrana plasmática,
están en la hoja externa, donde a menudo sirven
como receptores para los ligandos extracelulares.
• LA FOSFATIDIL ETANOLAMINA forma la curvatura de la
membrana.
• La FOSFATIDIL SERINA, que se encuentra en la hoja
interna, a pH fisiológico se une a los residuos de lisina
y arginina con carga + (GLUCOFORINA A).

CARBOHIDRATOS DE MEMBRANA.
• Los carbohidratos de membrana varían según la especie y el tipo celular.
• Mas del 90% de los carbohidratos de la membrana tienen enlaces covalentes con las proteínas para formar
GLUCOPROTEINAS, el resto establece enlaces covalentes con LIPIDOS para formar GLUCOLIPIDOS
• La Adición de carbohidratos o GLUCOSILACION, es la mas compleja de las modificaciones. Los carbohidratos
de las glucoproteínas se encuentran como OLIGOSACARIDOS, típicamente tienen alrededor de 15 Oligo
sacaridos .
• Una misma proteína puede presentar distintos azucares en diferentes células y tejidos.
• Los oligosacáridos pueden ser anclados a diferentes aminoácidos
• Estas proyecciones de carbohidratos juegan un papel importante en la mediación de la interacción de una
célula con su ambiente y para distribuir las proteínas de membrana a distintos compartimentos celulares.

CARBOHIDRATOS DE MEMBRANA.
• “LOS CARBOHIDRATOS DE LOS GLUCOLIPIDOS DE LA MEMBRANA
PLASMATICA ERITROCITICA DETERMINAN SI EL TIPO SANGUINEO DE UNA
PERSONA ES A, B, y AB u O”.
• Una persona con tipo de SANGRE A tiene una enzima que agrega N-
ACETILGALACTOSAMINA al extremo de la cadena, mientras que una con
SANGRE TIPO B tiene una enzima que añade GALACTOSA.
• Las persona con tipo de sangre AB tienen ambas enzimas
• Las personas con tipo de sangre O carecen de enzimas capaces de agregar
estos azucares

ESTRUCTURA Y FUNCIONES DE LAS PROTEINAS DE LA
MEMBRANA.
• Cada proteína de membrana tienen una orientación definida en relación con el citoplasma, por lo que
las propiedades de una y otra superficie de la membrana difieren mucho. Esta asimetría se conoce
como LATERALIDAD de la membrana. Por ejemplo: INTERACCION de proteínas con células, sustancias
extracelulares y citoplasmáticas.
• TIPOS DE PROTEINAS DE MEMBRANA:
• PROTEINAS INTEGRALES
• PROTEINAS PERIFERICAS
• PROTEINAS ANCLADAS A LIPIDOS

PROTEINAS
INTEGTRALES
PROTEÍNAS
PERIFÉRICAS DE
MEMBRANA
PROTEINAS
ANCLADAS A
LIPIDOS

PROTEINAS INTEGRALES DE MEMBRANA
• La Mayoría de las proteínas integrales de membrana tienen
las siguientes capacidades:
• Funcionan como RECEPTORES
• Funcionan como CONDUCTOS O TRANSPORTADORES en el
desplazamiento de solutos a través de membrana
• Agentes de TRANSFERENCIA DE ELECTRONES en procesos de
FOTOSINTESIS Y RESPIRACION.
Las PROTEINAS INTEGRALES DE MEMBRANA TAMBIEN SON
ANFIPATICOS ES DECIR TIENEN PORCIONES HIDROFILICAS E
HIDROFOBAS.

PROTEINAS INTEGRALES DE MEMBRANA.
• Las porciones HIDROFOBAS de una PROTEÍNA INTEGRAL DE
MEMBRANA establecen interacciones de VAN der WAALS
con las cadenas grasas acilo de la BICAPA, lo cual sella la
proteína dentro de la “pared” LIPÍDICA DE LA MEMBRANA.
• Las Porciones de una proteína integral de membrana que se
proyecta al citoplasma o al espacio extracelular tienden a
ser mas como las PROTEINAS GLOBULARES. Estos dominios
son de tipo HIDROFILICO que interactúan con sustancias
HIDROSOLUBLES: (HORMONAS y OTRAS PROTEINAS).
• Las Proteínas Integrales no necesariamente son
estructuras fijas, sino que pueden moverse en SENTIDO
LATERAL.

PROTEINAS PERIFERICAS DE MEMBRANA.
• Las proteínas periféricas de membrana se relacionan con la membrana mediante enlaces
ELECTROSTACIOS DEBILES.
• Las Proteínas periféricas mejor estudiadas se sitúan en la superficie CITOSOLICA DE LA MEMBRANA
PLASMATICA, donde forman una red fibrilar que actúa como ESQUELETO de la MEMBRANA.
• Estas Proteínas periféricas de membrana actúan como ENZIMAS o FACTORES QUE TRANSMITEN
SEÑALES a TRAVES DE LA MEMBRANA

PROTEINAS ANCLADAS A LIPIDOS.
• Existen proteinas Unidas a un pequeño oligosacárido complejo vinculado con la molecula de FOSFTIDIL
INOSITOL, que esta sepultada en la hoja externa de la BICAPA LIPIDICA. (GLUCOSIL-FOSFATIDIL-INOSITOL
GPI)
• Proteínas ancladas a por GPI. (EJEMPLO: Proteina celular normal de la ENCEFALOPATIA ESPONGIFORME
OVINA PrPC , HEMOGLUBINURIA PAROXISTICA NOCTURNA).
• Existen proteínas periféricas de membrana en el lado CITPLASMATICO, fijados mediante largas cadenas
de HIDROCABURO (EJEMPLO: Src y Ras, proteinas implicadas en la transformación de una celula normal
en cancerosa)

PROTEINAS ANCLADAS A LIPIDOS Y PERIFERICAS DE
MEMBRANA.

LIPIDOS DE MEMBRANA Y FLUIDEZ DE MEMBRANA.
• El estado físico del lípido de una membrana se describe por su fluidez (VISCOSIDAD).
• Cuando la bicapa lipídica se mantiene relativamente tibia (37 grados/centigrados), los lípidos
se encuentran en estado relativamente liquido (CRISTAL LIQUIDO BIDIMENSIONAL)
• Si la temperatura se reduce lentamente, se llega a un punto en el que la bicapa cambia
(GEL CRISTALINO), en la que el movimiento de los fosfolípidos es muy reducido.
• La temperatura a la cual sucede este cambio se llama TEMPERATURA DE TRANSICION.
• El Estado físico de la membrana también se afecta por el colesterol, las moléculas de
colesterol alteran la aglomeran de las cadenas grasas acilo e interfieren con su
movilidad. El colesterol tiende a aumentar la durabilidad de una membrana al mismo
tiempo que reduce su permeabilidad.

LIPIDOS DE MEMBRANA Y FLUIDEZ DE MEMBRANA.

IMPORTANCIA DE LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA
• Permite interacciones dentro de la membrana Ejemplo: permite el ensamblaje de proteínas en sitios
particulares dentro de la membrana y formen estructuras especializadas, como las uniones
INTERCELULARES, COMPLEJOS FOTOSINTETICOS que captan luz y SINAPSIS.
• Permite el ensamblaje de membranas (Las membranas solo surgen de otras preexistentes).
• Participan en procesos celulares básicos: CRECIMIENTO CELULAR, MOVIMIENTO CELULAR, DIVISION
CELULAR, FORMACION DE UNIONES INTERCELULARES, SECRECION y ENDOCITOSIS.

MANTENIMIENTO DE LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA
• Las Células responden a las condiciones cambiantes mediante la modificación de los tipos de
fosfolípidos que las componen. Ejemplo: Cuando se reduce la temperatura de un cultivo celular, las
células tienen respuestas metabólicas.(DESATURASAS, FOSFOLIPASAS, ACILTRANSFERASAS).
• Favorecen la síntesis de ácidos grasos INSATURADOS.
• Se demostró el mantenimiento de las membranas fluidas mediante los ajustes en la composición de la
grasa acilo en varios organismos Plantas resistentes al frio y bacterias que viven en manantiales
calientes

BALSAS LIPIDICAS.  Las balsas lipídicas surgen de
parches de colesterol y
esfiingolipido.
 No se han encontrado Balsas
lipídicas en células vivas
 El concepto de balsas lipídicas
brinda un medio para introducir
orden en un mar
aparentemente aleatorio de
moléculas de lípidos
 Las balsas lipídicas sirven como
plataformas flotantes que
concentran proteínas
particulares, lo que organiza a la
membrana en compartimentos
funcionales

NATURALEZA DINAMICA DE LA MEMBRANA
PLASMATICA.
• La movilidad de las moléculas individuales de
lípidos dentro de la bicapa de la membrana
plasmáticas puede observarse directamente al
microscopio si se unen las cabezas polares de
los lípidos con partículas de ORO.
• El movimiento de un extremo a otro en la
membrana es mas fácil que el movimiento
entre las hojas de la membrana.

LA DIFUSION DE LAS PROTEINAS DE MEMBRANA
DESPUES DE LA FUSION CELULAR.
• La FUSION CELULAR es un a técnica en la que dos tipos distintos de células, o células de dos especies
diferentes, se fusionan para producir una célula con un citoplasma común y una sola membrana
plasmática continua.
• La fusión celular se induce al volver pegajosa la superficie de las células para que sus membranas
plasmáticas se adhieran entre si para esto se utiliza (VIRUS DESACTIVADOS, ADICION DE
POLIETILENGLICOL o CON UN CHOQUE ELECTRICO SUAVE).
• Sirven para investigación en BIOLOGIA CELULAR y EN LA PREPARACION DE ANTICUERPOS

LA DIFUSION DE LAS PROTEINAS DE MEMBRANA
DESPUES DE LA FUSION CELULAR.

RESTRICCIONES A LA MOVILIDAD DE PROTEINAS Y
LIPIDOS
• La técnica RECUPERACION DE LA FLUORESCENCIA DESPUES DE FOTOBLANQUEAMIENTO (FRAP), los
componentes integrales de la membrana en células cultivadas se marcan con un pigmento fluorescente.
• El RASTREO DE PARTICULA UNICA (SPT, single particle tracking). Se marcan moléculas individuales de
proteinas de membrana, casi siempre con anticuerpos cubiertos con partículas de oro y se siguen los
movimientos de las moléculas marcadas mediante video-microscopia asistida por computadora.
• Algunas proteínas de membrana se mueven en forma aleatoria por toda la membrana.
• Algunas Proteínas de membrana no se mueven y se consideran inmovilizadas
• Algunas proteínas de membrana se mueven en forma muy rigida hacia una parte de la celula
• En la mayoría de las proteínas tienen movimiento Browmiano

CONTROL DE LA MOVILIDAD DE LAS PROTEINAS DE
MEMBRANA.
• Las proteínas no son del todo libres para vagar en el mar de lípidos, sino que están sujetas a varias
influencias que afectan su movilidad.
• Algunas membranas son ricas en proteínas, por lo que los movimientos aleatorios de una molécula
pueden estar impedidos por sus vecinas.
• Las membranas plasmáticas de muchas células tienen un a red fibrilar “Esqueleto de membrana”, que
consisten de proteínas periféricas situadas en la superficie citoplasmática de ala membrana.
• Un cierto numero de membranas están fijas al esqueleto de membranas o están restringidas por este
de alguna otra manera.
• Para estudiar estas interacciones se utiliza la técnica de TENAZAS OPTICAS.
• Las proteínas integrales que carecen de las porciones extracelulares y citoplasmáticas casi siempre se
desplazan a una velocidad mucho mayor que la versión nativa.

MOVILIDAD DE LIPIDOS EN LA MEMBRANA.
• Los fosfolípidos son moléculas pequeñas que
conforman el tejido mismo de la bicapa lipídica.
• Se sabe en la actualidad que el movimiento de los
lípidos de membrana no es del todo libre.
• Con el microscopio mas cámaras de ULTRALTA
VELOCIDAD, se ve que permanecen confinadas por
periodos muy cortos y luego saltan de una área
confinadas por periodos muy cortos y luego saltan de
un área confinada a otra.

DOMINIOS DE LA MEMBRNA Y POLARIDAD CELULAR
• Las membranas presentan variaciones distintivas en su
composición proteínica y su movilidad, sobre todo en
las células cuyas varias superficies realizan diferentes
funciones. Ejemplo CELULAS QUE RECUBREN LA
PARED INTESTINAL O CONFORMAN LOS TUBULOS
MICROSCOPICOS DE LOS RIÑONES son celulas muy
POLARIZADAS cuyas superficies realizan funciones
distintas.
• Las proteinas de la membrana plasmática apical tiene
enzimas a las de la membrana lateral y basal.
• RECEPTORES PARA SUSTANCIAS
NEUROTRANSMISORES SITUADAS EN LA SINAPSIS y
LOS RECEPTORES PARA LIPOPROTEINAS DE BAJA
DENSIDAD

MOVILIDAD DE LIPIDOS EN LA MEMBRANA.

EL ERITROCITO: UN EJEMPLO DE ESTRUCTURA DE LA
MEMBRANA PLASMÁTICA.
• Presentan varias razones para la popularidad de
las membranas de los eritrocitos:
• Son baratas
• Disponibles en enormes cantidades
• Se encuentran como células individuales y no es
necesario disociarlas de un tejido
• Carecen de membrana nuclear y citoplasmática
• Pueden obtenerse membranas plasmáticas
purificadas, con tan solo colocarlas en
soluciones Salinas diluidas (OBTENCION DE
CELULAS FANTASMAS).

EL ERITROCITO: UN EJEMPLO DE ESTRUCTURA DE LA
MEMBRANA PLASMÁTICA.
• Cuando se aíslan las membranas plasmáticas de
los eritrocitos, las proteínas pueden solubilizarse y
separarse unas de otras lo que da una idea mas
acertada de la diversidad de proteínas dentro de
la membrana. El FRACCIONAMIENTO DE LAS
PROTEINAS SE REALIZA MEDIANTE
ELECTROFORESIS EN GEL DE POLIACRILAMIDA en
PRESENCIA DE SDS (PAGE-SDS).
• Las proteínas mayores de la membrana del
eritrocito se separan en casi una docena de
bandas conspicuas con SDS-PAGE. EJEM:
GLICERALDEHIDO-3-FOSFATO DESHIDROGENASA,
PROTEINAS DE TRANSPORTE (IONES Y
AZUCARES) y PROTEINAS ESQUELETICAS
(ESPECTRINA)

PROTEÍNAS INTEGRALES DE LA MEMBRANA DEL
ERITROCITO
• Las proteínas integrales mas abundantes de esta membrana son 2: LA BANDA 3 Y LA GLUCOFORINA A
• LA BANDA 3 se encuentra como dinero (HOMODIMERO). La proteína banda 3 sirve como CONDUCTO para el
intercambio pasivo de iones a través de la membrana (HCO3 y Cl). Conforme la sangre circula por los tejidos,
dióxido de carbono se disuelve en el liquido de la sangre (PLASMA).
• La GLUCFORINA A: Primera proteína de membrana en que se determino la swecuencia de aminoácidos, la
glucoforina también se encuentra como dimero. Se cree que la principal función de la glucoforina proviene de
la cantidad de cargas negativas del acido sialico, lo cual hace que los ERITROCITOS se repelan entre si
impidiendo la aglomeración.
• LAS PERSONAS QUE CARECEN DE GLUCOFORINA A y B en LOS ERITROCITOS NO TIENEN EFECTOS ADVERSOS
POR SU AUSENCIA
• LA GLUCOFORINA TAMBIEN ES EL RECEPTOR UTILIZADO POR LOS PROTOZOARIOS CAUSANTES DEL
PALUDISMO.

PROTEÍNAS INTEGRALES DE LA MEMBRANA DEL
ERITROCITO

EL ESQUELETO DE LA MEMBRANA ERITROCITICA
• Las proteínas periféricas de la membrana plasmática del eritrocito se sitúan en su superficie interna y
constituyen el esqueleto fibrilar en la membrana, dando la forma bicóncava del eritrocito.
• El principal componente del esqueleto es una PROTEINA FIBROSA LA ESPECTRINA. La
espectrina es un HETERODIMERO (Subunidad α y β), que se entrelazan una con la otra.
• La ESPECTRINA se une a otra proteína, la ANQUIRINA , que a su vez se unen mediante enlaces
covalentes al dominio citoplasmático de la BANDA 3.
• Los patrones de espectrina se organizan en con patrones HEXAGONALES o PENTAGONALES.
• La anemia hemolítica se caracteriza pro eritrocitos frágiles de forma anormal debido a
mutaciones en la ANQUIRINA o la ESPECTRINA.
• La red de ESPECTRINA Y ACTINA da la fuerza, elasticidad y flexibilidad al eritrocito.

EL ESQUELETO DE LA MEMBRANA ERITROCITICA
• El esqueleto interno de la membrana es
un rasgo difundido entre las células.
• La DISTROFINA se encuentra en la
membrana de las CÉLULAS MUSCULARES,
las mutaciones en la distrofina son
causantes de la distrofia muscular, una
enfermedad devastadora que incapacita y
mata a los niños.
• Al parecer las membranas plasmáticas de
las células musculares que carecen de
distrofia se destruyen como consecuencia
de la tensión mecánica que se ejerce
sobre ellas

MOVIMIENTO DE LAS SUSTANCIAS A TRAVES DE LAS
MEMBRANAS CELULARES.
• La membrana plasmática, de alguna manera tiene doble función: DEBE CONSERVAR LOS MATERIALES
DISUELTOS DE LA CELULA PARA QUE NO SE ESCAPEN AL AMBIENTE, MIENTRAS QUE AL MISMO
TIEMPO DEBE PERMITIR EL INTERCAMBIO NECESARIO DE MATERIALES HACIA DENTRO Y FUERA DE LA
CELULA.
• La bicapa lipídica previene la perdida de solutos cargados y polares de una célula.
• Existen dos formas básicas de movimiento de sustancias a través de la membrana: PASIVA POR
DIFUSION o ACTIVA POR UN PROCESO ACOPLADO A ENERGIA.
• “FLUJO NETO INDICA QUE EL DESPLAZAMIENTO DE UNA SUSTANCIA HACIA LA CELULA y FUERA DE LA
CELULA NO ESTA EQUILIBRADO, SINO QUE UNA EXCEDE A LA OTRA.”

MOVIMIENTO DE LAS SUSTANCIAS A TRAVES DE LAS
MEMBRANAS CELULARES.
• PROCESOS DE DESPLAZAMIENTO DE SUSTANCIAS A
TRAVES DE MEMBRANAS:
1. DIFUSION SIMPLE POR LA BICAPA LIPIDICA
2. DIFUSION SIMPLE POR UN CONDUCTO ACUOSO
RECUBIERTO POR PROTEINA.
3. DIFUSION FACILITADA POR TRANSPORTADOR
PROTEINICO
4. TRANSPORTE ACTIVO (BOMBA PROTEINICA),
IMPULSADA POR ENERGIA Y CAPAZ DE MOVER
SUSTANCIAS CONTRA GRADIENTE DE
CONCENTRACION

DIFUSION DE AGUA A TRAVES DE LA MEMBRANA
• Las Moléculas de agua se mueven mucho
mas rápido que los iones disueltos o
pequeños solutos orgánicos polares
• El agua se mueve rápidamente de una
región con una concentración baja de
solutos a una región con una
concentración alta de solutos (OSMOSIS).
• Solución Hipertónica cuando hay un
exceso de soluto en el medio externo.
• Solución hipotónica. Cuando el solvente
tiene menor concentración del soluto
• Isotónico cuando la concentración de
solutos es igual fuera y dentro de la célula

• La OSMOSIS es un factor importante en una multitud de funciones
corporales. EL APARATO DIGESTIVO SECRETA VARIOS LITROS DE
LIQUIDO AL DIA, QUE SE REABSORBEN POR OSMOSIS A TRAVES DE
LAS CELULAS QUE RECUBREN EL INTESTINO. SI ESTE LIQUIDO NO
SE REABSORBIERA EL PROSPECTO SERIA UN A DESHIDRATACION
RAPIDA (DIARREA).

DIFUSION DE AGUA A TRAVES DE LA
MEMBRANA
• Las células animales casi siempre son isotónicas, en
cambio las células vegetales casi siempre son
hipertónicas en comparación con su ambiente liquido.
• Como resultado el agua tiende a entrar a la célula, lo
que hace que desarrolle un presión interna
(TURGENCIA) que empuja contra la pared circulante.
• La presión por turgencia brinda soporte a las plantas
no leñosas y a las partes no leñosas de los arboles,
como las hojas
• Si se coloca una célula vegetal en un medio
hipertónico, su volumen se reduce cuando la
membrana plasmática se separa de la pared celular
circundante, un proceso llamado PLASMOLISIS.

• Las ACUAPORINAS Son proteínas que permiten el
desplazamiento pasivo de agua de un lado a otro de
membrana plasmática.
• Las acuaporinas son muy prominentes en células como las
del TUBULO RENAL, o de LAS RAICES VEGETALES.
• LA HORMONOA VASOPRESINA, QUE ESTIMULA LA
RETENCION DE AGUA EN LOS TUBULOS COLECTORES DE
LOS RIÑONES ACTUA MEDIANTE UNA DE ESTAS
PROTEINAS.
• Algunos trastornos hereditarios como la DIABETES
INSIPIDA NEFROGENA CONGENITA se deben a
MUTACIONES EN CONDUCTOS DE ACUAPORINA

DIFUSION DE IONES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS
• El movimiento rápido (CONDUCTANCIA) de iones a través de la membrana tiene una función crucial
en muchas actividades celulares incluidas:
a) LA FORMACIÓN Y PROPAGACIÓN DE UN IMPULSO
NERVIOSO,
b) SECRECIÓN DE SUSTANCIAS AL ESPACIO EXTRACELULAR,
c) CONTRACCIÓN MUSCULAR,
d) REGULACIÓN DEL VOLUMEN CELULAR Y LA ABERTURA DE
LOS ESTOMAS EN LAS HOJAS DE LAS PLANTAS.

• La mayoría de los conductos iónicos son muy selectivos, para permitir que solo un tipo de ion pase por
el poro.
• Casi todos los conductos iónicos identificados hasta ahora pueden encontrarse en una conformación
abierta o cerrada se dice que estos conductos tienen un a compuerta, existen 3 categorías principales:
a) CONDUCTOS ACTIVADOS POR VOLTAJE, Cuyo estado de conformación depende de la diferencia en la carga
iónica a ambos lados de la membrana.
b) CODNUCTOS ACTIVADOS POR LIGANDO, cuyo estado de conformación depende de la unión de una molécula
especifica (LIGANDO), EJEMPLO: Neurotransmisor ACETILCOLINA
c) CONDUCTOS MECANOACTIVADOS, cuyo estado de conformación depende fuerzas mecánicas (Ejm:
ESTIRAMIENTO)

DIFUSION FACILITADA.
• Las sustancias difunden de un a región de menor
concentración a una de mayor concentración, pero
no siempre difunden a través de la bicapa lipídica o
por un conducto.
• En muchos casos, la sustancia se une primero en
forma selectiva con una proteína que abarca toda la
membrana llamada TRANSPORTADOR ACTIVO, que
facilita el proceso de difusión.
• Desplazan el soluto en ambas direcciones, ya que
no utilizan energía durante el proceso
• Tiene muchas similitudes con una reacción
catalizada por una enzima.
• Puede mover cientos a miles de moléculas soluto a
través de la membrana
• Es importante para solutos polares como AZUCARES
y AMINOACIDOS

DIFUSION FACILITADA: EL TRANSPORTADOR DE
GLUCOSA.
• La glucosa es la principal fuente corporal de
energía directa y la mayor parte de los
mamíferos contiene un proteína de membrana
que facilita la difusión de la glucosa de la
corriente sanguínea a la celula
• Los seres humanos tienen al menos cinco
proteinas relacionas o isoformas que actúan
como transportadores facilitadores de glucosa
(GLUT1-GLUT5), estos se distinguen por los
tejidos en los que se localizan, asi como su
cinetica y características regulatorias.
• Las celulas que responden a la insulina
comparten un a isoforma de transportador
facilitador de glucosa GLUT4.

TRANSPORTE ACTIVO
• El transporte activo depende de proteínas
integrales de membrana que se unen en forma
selectiva con un soluto particular y lo desplazan a
través de la membrana, en un proceso impulsado
por cambios de conformación de la proteína.
• El desplazamiento de un soluto en contra
gradiente requiere de un aporte acoplado de
energía (HIDROLISIS DE ATP)
• Las proteínas que realizan el transporte activo a
menudo se denominan “BOMBAS”.

ACOPLAMIENTO DE TRANSPORTE ACTIVO E HIDROLISIS
DEL ATP.
• BOMBA DE SODIO-POTASIO-ATPasa, es la responsable del gran exceso de iones Na fuera de la celula y el
gran exceso de iones K dentro de la celula.
• Las cargas positivas de estos dos cationes se equilibran cn las cargas negativas de diversos aniones, de
manera que en general los compartimentos extracelular e intracelular son eléctricamente neutros.
• La proporción de Na:K bombeados por la Na/K-ATPasa son 3:2
• La Na/K-ATP-asa es electrogenica, es decir contribuye de forma directa a la separación de cargas a
través de la membrana
• La Bomba de Sodio/Potasio-ATPasa es un ejemplo de bomba ionica TIPO P (FOSFORILACION)

ACOPLAMIENTO DE TRANSPORTE ACTIVO E HIDROLISIS
DEL ATP.

IMPORTANCIA DE LA BOMBA DE SODIO/POTASIO.
• La bomba de Sodio/Potasio evidente cuando considera que consume alrededor de un tercio de la energía
producida por la mayoría de las células animales y dos tercios de la energía producida por la mayoría de las
células nerviosa.
• DIGITAL se usa para el tratamiento de la INSUFICIENCIA CARDIACA CONGESTIVA.
• EL DIGITAL FORTALECE LA CONTRACCION CARDIACA MEDIANTE LA INHIBICION DE LA BOMBA DE Na/K-
ATPasa, aumentando la disponibilidad de Calcio dentro de las células miocárdicas.

OTROS SISTEMAS DE TRANSPORTE DE IONES
• La bomba tipo P mejor estudiada es la Ca-ATPasa.
• La bomba de Ca-ATPasa se encuentra en las membranas del retículo endoplásmico, donde transporta en
forma activa iones calcio fuera del citosol hacia la luz de este órgano.
• La bomba de Sodio-Potasio solo se encuentra en células animales.
• El recubrimiento epitelial del estomago también contiene una BOMBA TIPO P, la H/K-ATPasa, que secreta una
solución acido clorhídrico concentrado (HCl 0,16N) hacia la cámara gástrica.
• Ademas de participar en la digestión el acido puede generar pirosis.
• EL OMEPRAZOL ES UN FARMACO DE USO DIFUNDIDO QUE VIENE PREVIENE LA PIROSIS PORQUE INHIBE la
H/K-ATPasa gástrica.
• OTROS FARMACOS COMO (RANITIDINA, FAMOTIDINA y LA CIMETIDINA) NO INHIBEN EN FORMA DIRECTA LA
H/K-ATPasa, sino que bloquean un receptor en la superficie de las células parietales lo que impide que las
células se activen con la hormona

• Las Bombas tipo V utilizan la energía del ATP sin formar una proteína fosforilada intermediaria.
• Las bombas tipo V transportan en forma activa IONES hidrogeno a través de las paredes de los órganelos
citoplasmáticos y vacuolas (De ahí su nombre).
• Se encuentran en:
a) LISOSOMAS
b) GRANULOS
c) SECRETORIOS
d) VACUOLAS DE LAS CELULAS VEGETALES
e) TAMBIEN SE ENCUENTRAN EN LAS MEMBRANAS PLASMATICAS DE LOS TUBULOS RENALES: AYUDAN A MANTENER
EL EQUILIBRIO ACIDO BASE MEDIANTE LA SECRECION DE PROTONES HACIA LA ORINA EN FORMACION.
• Otro grupo diverso de proteínas que transportan iones en forma activa son los TRASNPORTADORES CASETTE DE UNION
CON ATP (ABC)

COTRANSPORTE: ACOMPLAMIENTO DEL TRANSPORTE
ACTIVO CON LOS GRADIENTES IONICOS EXISTENTES.
• El establecimiento de gradientes de concentración como los de Na, K
y H, proporciona un medio por el cual puede almacenarse energía
libre en una célula.
• La célula Utiliza la energía potencial almacenada en los gradientes
iónicos de varias formas para realizar un trabajo, incluido el
transporte de otros solutos.
• El movimiento de glucosa a través de la membrana plasmática apical
de las células epiteliales contra gradiente de concentración ocurre
por COTRASNPORTE con los iones sodio.
• La tendencia de los iones sodio a difundir de regreso a través de la
membrana plasmática apical en favor de su gradiente de
concentración es CONDUCIDA por las células epiteliales para
impulsar el cotransporte de moléculas de glucosa al interior de la
célula contra gradiente de concentración

COTRANSPORTE: ACOMPLAMIENTO DEL TRANSPORTE
ACTIVO CON LOS GRADIENTES IONICOS EXISTENTES.
• LA PROTEINA DE TRANSPORTE LLAMADA COTRANSPORTADOR DE Na/Glucosa desplaza dos IONES
SODIO y UNA MOLECULA DE GLUCOSA EN CADA CICLO.
• En el caso de las células vegetales dependen de sistemas de transporte activo secundario para captar
diversos nutrientes, incluidos sacarosa, aminoácidos y nitrato.
• En las plantas la captación de estos compuestos esta aunada al desplazamiento corriente debajo de
iones H hacia el interior de la célula
• El transporte activo secundario de la glucosa hacia las células epiteliales del intestino y el transporte de
sacarosa hacia una célula vegetal son ejemplos de SIMPORTE, es decir se desplaza en la misma
dirección.
• En sistema ANTIPORTE dos especies transportadas se desplazan en sentidos contrarios, este tipo de
proteínas generalmente se llaman INTERCAMBIADORES

POTENCIALES DE MEMBRANA E IMPULSOS
NERVIOSOS
• La respuesta a un estimulo externo se llama
IRRITABILIDAD.
• Las células nervios están especializadas en la
recopilación, conducción y transmisión de información,
que se codifica en forma de impulsos eléctricos de
desplazamiento rápido.
• El nucleo de la NEURONA se encuentra en una región
denominada CUERPO CELULAR
• Las extensiones finas se llaman DENDRITAS, reciben
información ENTRANTE de fuentes externas de otras
neuronas.
• El AXON conduce los impulsos nerviosos SALIENTES
• Los axones se dividen en su extremo y reciben el nombre
de BOTON TERMINAL. Donde se transmiten los impulsos
nerviosos a la célula BLANCO.
• La VAINA DE MIELINA recubren a las neuronas

EL POTENCIAL DE REPOSO
• UN VOLTAJE ENTRE DOS PUNTOS COMO EL
INTERIOR Y EXTERIOR DE LA MEMBRANA
PLASMATICA, SE PRODUCE CUANDO HAY UN
EXCESO DE IONES POSITIVOS EN UN PUNTO
Y UN EXCESO DE IONES NEGATIVOS EN L
OTRO PUNTO
• Este voltaje se puede medir mediante la
inserción de un microelectrodo

EL POTENCIAL DE REPOSO
• Para las células no excitables, ósea las células distintas de las neuronas o las células musculares, ese
voltaje se llama solo POTENCIAL DE MEMBRANA.
• Para una célula nerviosa o muscular, ese mismo potencial se llama POTENCIAL DE REPOSO, porque esta
sujeto a cambios drásticos.
• La magnitud y la dirección del voltaje a través de la membrana plasmática se determinan por las
diferencias en las concentraciones de iones a ambos lados de la membrana y sus permeabilidades
relativas.
• En las membrana plasmática de una celula nerviosa en reposo son selectivos para K; a menudo se
conocen como conductos de fuga de K.

EL POTENCIAL DE ACCIÓN
• El cambio positivo en el voltaje de la
membrana induce un descenso en la
polaridad entre ambos lados de la se
conoce como despolarización.
• Los cambios en el potencial de
membrana se llaman POTENCIAL DE
ACCION
• Un potencial de membrana muy
negativo produce el cierre de los
conductos de potasio activados por
voltaje. Lo cual regresa la membrana a
su estado de reposo.

LEY DEL TODO O NADA
• El potencial de acción no es un proceso que requiera energía, sino que es resultado del flujo de iones en
favor de sus gradientes ionicos a traes de la membrana plasmática
• Los desplazamientos ionicos a través de la membrana de las celulas nerviosas constituyen la base para
la comunicación neural.
• Ciertos anestésicos locales como la PROCAINA y LA NOVOCAINA, actuian mediante el cierre de los
conductos ionicos en las membranas de las celulas sensitivas y neuronas.

PROPAGACIÓN DE LOS POTENCIALES DE ACCIÓN
COMO IMPULSO
• Cuando se inicia el potencial de acción no
permanece localizado sino que se propaga
como impulso nervioso a lo largo de la célula
hasta las terminaciones nerviosas.
• Los impulsos nervioso se expanden a lo largo
de la membrana porque un potencial de
acción en un sitio tiene efecto en el sitio
adyacente.
• Por tanto un a vez iniciados, los potenciales de
acción exitosos recorren todo el largo de la
neurona sin perder intensidad, llegan a su
célula blanco con la misma fuerza que tenían
en su punto de origen.
• Mientras mas Fuerte sea el estimulo, es mayor
la cantidad de Impulsos generados.

BIBLIOGRAFÍA:
• Karp, G., & Araiza Martinez, M. E. (2011). Biología celular y
molecular: Conceptos y experimentos / Gerald Karp (6a ed. --
.). México D.F.: McGraw- Hill.

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