Este documento describe la estructura y composición de las membranas biológicas. Explica que las membranas están compuestas principalmente por lípidos, proteínas y glúcidos, los cuales forman una bicapa lipídica fluida según el modelo de mosaico fluido. También describe las propiedades de los principales lípidos estructurales como los fosfoglicéridos, esfingolípidos y esteroles, y cómo sus interacciones dan lugar a la formación espontánea de la bicapa lipídica que constituye

1. Bloque 4: Membranas Biológicas y Transporte
Lección 20. Lípidos de membrana
Objetivos:
1. Describir la estructura general de las membranas biológicas:
MODELO DE MOSAICO FLUIDO
2. Describir la relación entre las propiedades fisicoquímicas de los lípidos
de membrana y la función de la membrana
ESTRUCTURA  FUNCIÓN
3. Describir la organización molecular de las bicapas lipídicas y sus
propiedades fisicoquímicas:
BARRERA DE PERMEABILIDAD PARA SOLUTOS POLARES
Bibliografía: Lehninger 5ª ed. Cp 11, Stryer 6ª ed. Cp 12 y Devlin 5ª
ed. Cp. 12

2. Membranas biológicas. Propiedades físicas
Las membranas biológicas, tanto de células eucarióticas como de las procarióticas
poseen una serie de propiedades físicas notables:
1. Son estructuras laminares, de 6 a 10 nm de espesor, muy
extensas: se pueden considerar bidimensionales.
2. Están compuestas por sólo dos capas de moléculas:
bicapa (hoja citosólica, hoja externa)
3. Son flexibles: permiten cambios de forma, crecimiento y
movimiento celulares.
4. Separan la célula del medio extracelular (membrana
plasmática), forman compartimentos cerrados, diferencian
espacios.
5. Son autosellantes: permiten la fusión entre membranas
(endocitosis, exocitosis, división celular)
6. Son selectivamente permeables a los solutos polares:
retienen ciertos compuestos o iones dentro de las células
y excluyen otros
7. No son barreras pasivas: promueven y catalizan procesos celulares como transporte
específico de solutos, rutas metabólicas, transducción de señales exteriores a la célula, etc.
8. La mayoría de las membranas están polarizadas eléctricamente (potencial transmembrana)
9. Son estructuras fluidas: modelo de mosaico fluido

3. Composición molecular de las membranas biológicas
Las membranas biológicas se componen de lípidos, proteínas y glúcidos:
Los glúcidos se encuentran unidos a los lípidos
(glucolípidos) o a las proteínas (glucoproteínas)
Las proteínas de membrana promueven y catalizan procesos celulares como:
flujo selectivo de solutos (sistemas de transporte de solutos), transducción de
señales, reconocimiento intercelular (receptores de información extracelular),
organización de rutas metábolicas (enzimas y factores de regulación)
Los lípidos de membrana son moléculas anfipáticas.
Forman bicapas lipídicas que son barreras de permeabilidad
para solutos polares y permeables a solutos apolares.
Cada tipo de membrana presenta una composición de lípidos y proteínas
característica.
Las células cuentan con mecanismos de control de las clases y cantidades de
lípidos y proteínas de membrana que sintetizan y los dirigen a orgánulos
concretos.
La composición proteica varía más ampliamente que la composición lipídica.

4. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido
Singer y Nicolson (1972): Las membranas están constituidas por una bicapa
lipídica de 6 a 10 nm de espesor, compuesta por:
fosfolípidos, glucolípidos y esteroles,
que actúa como una barrera de permeabilidad, en la cual se insertan a
intervalos irregulares proteínas globulares
que se mantienen unidas a la bicapa por interacciones hidrofóbicas entre los
lípidos y los dominios hidrofóbicos de las proteínas 
Capa
externa
Capa
interna Tomado de Lehninger 3ª ed
La membrana presenta asimetría:
 Diferencias en la composición
lipídica de c. externa/c. interna
 Las proteínas son asimétricas
y están orientadas
 Las porciones glucídicas
Las moléculas pueden
desplazarse libremente en
el plano de la membrana:
MOSAICO FLUIDO

5. Clasificación de los lípidos
Almacenamiento
Energético y
Protección
Estructurales
(Membranas)
Actividad
Biológica
Función
Biológica
Tipo de
Lípido
Acilgliceroles
Ceras
Fosfoglicéridos
Esfingolípidos
Esteroles
Esteroides
Icosanoides
Terpenos
Propiedades
Moléculas
neutras
Moléculas
anfipáticas
LÍPIDOS
Ácidos grasos
(sillares)
Los lípidos son poco o nada solubles en agua y solubles en solventes orgánicos

6. Geometría de la cadena de los ácidos grasos
Cadena saturada
(lineal)
Cadena APOLAR
Grupo carboxilo:
se pierde en la
esterificación
del AG con los
alcoholes en las
moléculas de lípidos
Cadena insaturada
cis (acodadura)
cis
trans
Cadena insaturada
trans (lineal)

7. Lípidos estructurales
Los lípidos estructurales son:
• Soporte molecular de las membranas celulares y de las
lipoproteínas
• Precursores de mensajeros intracelulares
Se clasifican en :
1. Fosfoglicéridos
2. Esfingolípidos
3. Esteroles
Son moléculas anfipáticas:
tienen ambas polaridades lipofílica e hidrofílica

8. 1. Fosfoglicéridos
Cabeza polar
Familias de
fosfoglicéridos
en función del alcohol
Ácido fosfatídico (-2)
Ácido fosfatídico
Cadenas apolares

9. 2. Esfingolípidos
Esfingosina
Ácido graso
x
Cabeza polar
Ceramida
Según la composición de la cabeza polar se diferencian tres clases de
esfingolípidos:
1. Esfingomielinas: Cabeza polar fosforilada. Junto con los fosfoglicéridos
constituyen los fosfolípidos
2. Glucolípidos neutros
3. Gangliósidos
Esfingosina
Ceramida
H
Cadenas apolares
Cabeza polar glicosilada: Glucolípidos

10. 2.3. Gangliósidos
Los gangliósidos están formados por una ceramida unida a un oligosacárido
complejo que contiene una o más moléculas de ácidos siálicos (N-acetil
neuramínico es el más frecuente)
Son glucolípidos ácidos: tienen carga (-) a pH 7
Los gangliósidos y en general todos los glucolípidos se
ubican en la cara externa de la membrana plasmática y
en la cara interna de la membrana del retículo
endoplásmico, nunca hacia el citosol.
Las glucoproteínas de la membrana también se unen a
complejos oligosacáridos que se orientan hacia el
exterior celular, nunca hacia el citosol.
En general, los glúcidos complejos tanto de
glucolípidos como de glucoproteínas son sitios de
reconocimiento biológico (Lehninger, Cp 11)
Ejemplos:
• los grupos sanguíneos
• sitio de unión de la toxina colérica

11. 3. Esteroles
Químicamente todos los esteroles tienen en común el núcleo
esteroide. Ej. colesterol
Están presentes en la mayoría de las células eucarióticas
Cabeza
polar
Núcleo
esteroide
Apolar

12. ΔG = ΔH – T (S2 – S1) = ΔH – T ΔS
S1 > S2  ΔS (-)  La presencia
de la molécula de lípido ΔG
Comportamiento de los lípidos estructurales en medio acuoso
HH
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
O
HH
O
HH
O
H
H
O
H
H
O
HH
O
HH
O
H
H
O
La agrupación de las zonas hidrofóbicas reduce al
mínimo la superficie de contacto con el H2O 
reduce al mínimo el descenso de entropía 
el ↑ de ΔG es el mínimo posible

13. Cuando los lípidos anfipáticos se
mezclan con agua, se forman
espontáneamente agregados
lipídicos microscópicos.
Las interacciones hidrofóbicas
entre las moléculas de lípido
proporcionan la fuerza
termodinámica para crear y
mantener estos agregados
Estos agregados son estructuras
cooperativas no covalentes

14. Agregados lipídicos en medio acuoso
Según sea la naturaleza (geometría) de las moléculas lipídicas
anfipáticas y las condiciones precisas del medio se pueden dar tres
tipos de agregados: micelas, bicapas y liposomas
Micelas Bicapas Liposomas
Tomado de Lehninger 3ª ed. Fig. 12-4
El elemento básico estructural de las membranas es una bicapa lipídica

15. Topología de la bicapa lipídica
Zona polar
Zona polar
Zona apolar
El colesterol no forma
bicapas por sí mismo pero
se integra con facilidad en
las bicapas de lípidos
anfipáticos
Barrera de
permeabilidad para
solutos polares

16. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido
• Estructura cooperativa no covalente: estructura fluida
Desplazamiento de las moléculas en el plano de la membrana
• Estructura asimétrica
Diferencias en la composición lipídica
Las proteínas son asimétricas y están orientadas
Tomado de Lehninger 3ª ed
Capa interna
Capa externa (apolares)
Bicapa
lipídica
Colesterol

17. Fluidez de la bicapa lipídica y de las membranas (I)
La fluidez viene dada por el grado de cohesión entre las moléculas que integran
una sustancia: a mayor cohesión menor fluidez
El grado de fluidez es un equilibrio entre las fuerzas de atracción
intermoleculares (que tienden a mantener un estado rígido ordenado) y
la agitación térmica de las moléculas (que tienden a mantener un
estado desordenado y fluido)
La fluidez de la bicapa lipídica depende de su composición en
lípidos y de la temperatura
1. Efecto de la composición en lípidos para una misma temperatura:
• La máxima interacción (cohesión) entre las cadenas de AG del
interior de la bicapa se da con AG saturados (máximo
empaquetamiento hidrofóbico) de cadenas largas  Fluidez mínima
• Disminuyen la interacción: AG de cadena corta, AG insaturados
(acodamiento doble enlace)  Aumentan la fluidez
A temperatura fisiológica, la viscosidad de las membranas
es 100 a 200 veces la del agua: tienen carácter fluido

18. Fluidez de la bicapa lipídica y de las membranas (II)
2. Efecto de la temperatura para una
misma composición en lípidos:
A temperatura alta disminuye la
interacción entre cadenas de AG:
(fase cristal líquido) 
Aumenta la fluidez
A temperatura baja, (agitación
térmica muy pequeña) aumenta
la cohesión entre las moléculas:
(fase de gel) 
Disminuye la fluidez
temperaturaA mayor temperatura
mayor fluidez

19. Efecto del colesterol sobre la fluidez de las membranas biológicas
El colesterol actúa como amortiguador de los cambios de fluidez de
las membranas celulares debidos a cambios de temperatura:
• El anillo esteroidal, rígido, intercalado entre las cadenas de AG,
reduce estéricamente la movilidad conformacional de las mismas 
reduce las posibilidades de desorden y de aumento de la fluidez
cuando aumenta la temperatura.
• Por otra parte, la presencia de colesterol dificulta la interacción
cooperativa (empaquetamiento) entre las cadenas de AG, por lo que
al disminuir la temperatura se mantiene el estado fluido.
Sólo las bacterias y las células vegetales poseen mecanismos de
adaptación de la fluidez de la membrana a los cambios de la
temperatura exterior por cambios en la composición lipídica.
Adaptación de la fluidez de las membranas biológicas a los cambios
de temperatura

20. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido
• Estructura cooperativa no covalente: estructura fluida
Desplazamiento de las moléculas en el plano de la membrana
• Estructura asimétrica
Diferencias en la composición lipídica
Las proteínas son asimétricas y están orientadas
Tomado de Lehninger 3ª ed
Capa interna
Capa externa (apolares)
Bicapa
lipídica
Colesterol

21. Estructura asimétrica
% componente lipídico
Glicerofosfolípidos
Esfingolípidos
Colesterol
Otros
Membrana
Plasmática
Nuclear
Mitocondrial
externa
Mitocondrial
Interna
Golgi
RER
Ejem.: Composición lipídica de membranas aisladas de hígado de rata
La composición en lípidos
es asimétrica
Capa externa
Capa interna
Pl totales
Esfingomielina
Fosfatidilcolina
Fosfatidilserina
Tomado de Devlin, 4ª ed.,
Fosfolípidos (Pl) de memb. plasmática
Fosfatidiletanolamina
La composición en lípidos y en proteínas es
específica de cada reino, especie, tejido y orgánulo