MEMBRANA CELULAR

1. Biología Celular y Molecular
UNIDAD NO. 2. LA CÉLULA COMO UNIDAD DE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS
ORGANISMOS.
Tema 2: Continuación. Membrana citoplasmática.
Objetivo:
Estructura, composición química y funciones de la membrana
citoplasmática.

2. MEMBRANA
CITOPLASMÁTICA

3. MEMBRANA CELULAR
Es un filtro altamente selectivo (es semipermeable)
Los componentes más importantes son: lípidos, proteínas y
glúcidos.
Limita el medio intracelular del medio extracelular permitiendo no
sólo el intercambio de sustancias, energía e información entre
ambos medios, sino también manteniendo la identidad celular.

4. ¿Qué es la membrana celular?

6. PERSPECTIVA HISTÓRICA
 Mediados del s. XIX:
Se logra ver la pared celular
Consideraron que todas las células tenían pared celular.
No se observaba la membrana.
 1860s: Leydig, de Bary y Schultz: Las paredes celulares no son
esenciales para todas las células.
Células “sin piel”.
Teoría: Protoplasma es insoluble en agua y por lo tanto las
células no requieren “piel”.
Nathanael Pringsheim (1823-1894).
En 1854, nota que las células
epidérmicas de las plantas se
alejaban de la pared celular cuando
eran expuestas a soluciones
hipertónicas

7. PERSPECTIVA HISTÓRICA
Hugo de Vries (1848-1935).
En 1884, señala que la membrana es
responsable del comportamiento osmótico
de las plantas.
Plantea: la membrana debe ser el límite del
tono plástido.
Walther Hermann Nernst (1864-1941).
Premio Nobel de Química 1920. En 1888:
Teoría de los potenciales eléctricos basada
en la difusión de iones en soluciones.
Fundamento del modelo de flujo de iones a
través de membranas biológicas en
electrofisiología.

8. PERSPECTIVA HISTÓRICA
Ernest Overton (1895-1899)
Existe una diferencia entre la pared celular y la membrana de la célula.
La membrana está compuesta por lípidos: (colesterol, ésteres de colesterol,
lecitina y triglicéridos).
Intercambio de Na+ externos por K+ internos. Propone un transporte
activo(cuesta arriba) que requiere energía metabólica.
Irving Langmuir (1881-1957). 1932. Premio Nobel de Química. Descubrió las
películas monomoleculares de lípidos con la orientación molecular específica en
las superficies.
En 1925: Gorter E. y Grendel F., a partir de experiencias con lípidos extraídos de
glóbulos rojos hemolizados sobre una superficie acuosa proponen como
estructura de la membrana una doble capa de lípidos.
En 1935, Danielli y Davson estudiaron bicapas lipídicas de triglicéridos sobre una
superficie de agua. Ellos encontraron un arreglo de las cabezas polares hacia el
exterior. Proponen una bicapa lipídica que excluye a las proteínas
transmembrana.
En 1959, J. D. Robertson emplea M.E. y muestra una membrana de tres capas:
Dos capas externas oscuras: proteínas. Una capa central clara: cadenas
hidrocarbonadas de lípidos. No observa espacios para poros. Modelo de la unidad

9. MODELO DE
MOSAICO FLUIDO
La integración de los datos químicos,
físico-químicos y las diversas técnicas
de microscopía llevó al actual modelo
de " Mosaico Fluido" (Singer S.J., and
Nicolson, G.L. 1972).
Según este modelo, las membranas
constan de una bicapa lipídica (una
doble capa de lípidos con los grupos
hidrófobos al centro y los hidrofílicos
hacia la parte externa), en la cual están
inmersas diversas proteínas.
La bicapa lipídica ha sido establecida
como la base universal de la estructura
de la membrana celular.

11. CARACTERÍSTICAS DE LAS
MEMBRANAS CELULARES
Las características de las
membranas biológicas se
pueden resumir en las
siguientes:
a.- Composición y Estructura
formada por una bicapa de
fosfolípidos con proteínas
incluidas en la matriz.
b.- Fluidez.
c.- Asimetría.
d.- Permeabilidad selectiva.
e.- Diferencia de potencial
eléctrico ente sus
bordes interno y externo.

12. LÍPIDOS DE MEMBRANA
Existen tres tipos de lípidos de
membrana: fosfolípidos, colesterol
y glucolípidos.
Los fosfolípidos son moléculas
antipáticas que representa el 50 %
del componente lipídico.
Existen cuatro tipos principales de
fosfolípidos:
fosfatidilcolina,
fosfatidilserina,
Fosfatidiletanolamina
esfingomielina.

13. LÍPIDOS DE MEMBRANA
La bicapa de fosfolípidos funciona principalmente como
armazón estructural de la membrana.
Es una barrera que impide el pasaje de sustancias hidrosolubles
a través de la misma; esto ultimo es debido al carácter
fuertemente hidrofóbico de la matriz de la membrana.
La presencia de ácidos grasos insaturados aumenta la fluidez de
la membrana.
El colesterol limita el movimiento de los fosfolípidos adyacentes
y permite que la membrana sea menos fluida y mecánicamente
más estable.

14. GLUCOLÍPIDOS DE MEMBRANA
Los glucolípidos se localizan sólo en la cara
externa de la membrana celular.
Sirven como señales de reconocimiento para la
interacción entre las células.
Por ejemplo, el glúcido de algunos glucolípidos
cambia cuando una célula se vuelve cancerosa.
Este cambio puede permitir que muchos
leucocitos se dirijan a las células cancerosas
para exterminarlas.

15. FLUIDEZ
Propiedad que se refiere a la viscosidad de un
líquido.
En condiciones fisiológicas, las bicapas lipídicas de
la membrana celular se mantienen en estado
líquido, necesario para que no se interrumpa la
función celular (transporte de sustancias y
actividades enzimáticas).
La fluidez de la membrana depende de la
composición de ác. grasos, el contenido de
colesterol y la temperatura.

16. COLESTEROL Y FLUIDEZ
El colesterol actúa como un
amortiguador de la fluidez.
 Es un constituyente fundamental
en las membranas celulares.
 Formado por una cabeza polar, un
núcleo esteroideo, el cual se dispone
paralelo a las cadenas de ácidos
grasos de los fosfolípidos de la
membrana y una cola
hidrocarbonada.
 Al disminuir la movilidad de estos
primeros grupos hidrocarbonados de
las cadenas de fosfolípidos el
colesterol hace que, en esta región la
membrana sea menos deformable y
disminuye la permeabilidad de la
bicapa a las moléculas de agua.

17. PROTEÍNAS EN LAS MEMBRANAS
La cantidad y tipos de proteínas en las membranas es altamente variable:
a)En la membrana mielina de los axones neuronales, menos del 25% de la masa
corresponde a proteínas.
b)En la membrana internas de la mitocondria y cloroplastos, el contenido de proteínas
corresponde al 75%.
c)En la membrana plasmática, el contenido corresponde al 50% de la masa (las de lípidos
son más numerosas debido al pequeño tamaño que poseen, por eso se toma de
referencia la masa y no la cantidad de moléculas).

18. CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS DE
MEMBRANA
Según se grado de asociación con la membrana, se distinguen dos tipos de
proteínas:
Integrales o Intrínsecas: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden
asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el
exterior, por consiguiente, son anfipáticas. Solo se pueden separar de la bicapa si
esta es destruida (por ejemplo con un detergente neutro). Algunas de éstas,
presentan carbohidratos unidos a ellas covalentemente (glucoproteínas).
Periféricas o Extrínsecas: No presentan regiones hidrófobas, así pues, no pueden
entrar al interior de la membrana. Están en las caras de esta . Se separan y unen a
esta con facilidad por enlaces de tipo iónico.

19. PROTEÍNAS EN LAS MEMBRANAS
Cinco maneras de asociación de las proteínas de membrana con la bicapa
lipídica:
1)α hélice única,
2) α hélices múltiple,
3) Proteína covalentemente unida a la bicapa por una cadena de ácido graso,
4) Proteína unida a la bicapa, vía oligosacárido, por ácido graso,
5) Proteína unida a la membrana por interacciones no covalentes a otra
proteína de membrana.

20. FUNCIONES DE PROTEÍNAS EN LAS
MEMBRANAS CELULARES
Las proteínas de membrana cumplen varias
funciones como:
-Enzimas (aceleran una reacción química).
-Proteínas que participan en
la unión entre células (unión intercelular que
al final forma tejidos).
-Receptores (captan mensajeros químicos del
exterior y desencadenan una respuesta
intercelular que puede
ser contracción, movimiento, creación
de enzimas, etc.).
-Transportadores, canales y bombas
(encargados de permitir el ingreso y la salida
de sustancias a la célula).

21. FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR
 Forma, sostén y mantenimiento de la integridad celular.
 Expulsión de los desechos del metabolismo del interior de la célula y
adquisición de nutrientes del medico extracelular .
 Participa activamente en el transporte de sustancias entre las células
 Es un sensor de señales externas, permitiendo a la célula cambiar en
respuesta a estímulos ambientales.
 Participa en mecanismos de transducción de señales .
 Participa en la adhesión celular.
 Participa en el reconocimiento celular.