Membrana Celular

Capítulo 5: Un examen más
cuidadoso de la membrana celular
Prof. Carol V. López Morales
c_lopez_pr@yahoo.com

Objetivos
• Luego de finalizado el capitulo los estudiantes
podrán:
– Explicar la composición membrana celular
– Enumerar los principales tipos de proteínas
membranales
– Señalar las funciones de la membrana celular
– Mencionar los mecanismos más comunes para el
transporte celular

Lunes, 14 de Mayo de 2012 2

Introducción
• Membrana plasmática: barrera selectivamente
permeable que regula la entrada y salida de
sustancias al interior de la célula.

– Se encuentra en todas las células

– Es una capa doble de fosfolípidos.

Fosfolípidos
• Formado por:
– Un grupo polar
– Un grupo fosfato
– Un glicerol
– Dos colas de ácidos grasos

• Se encuentran formando la membrana
plasmática:(capa doble de fosfolípidos)

Fosfolípidos
• Es una molécula anfipática por que parte de ella es
hidrofílica (glicerol + grupo fosfato) y otra parte es
hidrofóbica (los ácidos grasos)

– Asume una configuración especifica en agua o
moléculas polares

Fosfolípido - Lecitina

Colina Grupo Glicerol Ácido graso
fosfato

Área hidrofílica Area hidrofóbica

Fosfolípido
Los fosfolípidos son
moléculas anfipáticas:
– Poseen cabezas hidrofílicas
• Formadas por:
– Colina
– Grupo fosfato
– Glicerol
– Colas hidrofóbicas
• Son dos ácidos grasos de
cadena larga.
• Pueden ser saturados o
insaturados

Estructura de la membrana celular
• Los fosfolípidos forman una bicapa en
solución acuosa
– Las cabezas se asocian con la solución acuosa
y las colas se asocian entre sí, formando una
bicapa


• Por su capacidad de ser insolubles en agua, los
lípidos son componentes vitales de las
"membranas" que dividen un compartimiento
acuoso (=agua) de otro, en el cuerpo.

one layer of lipids

one layer of lipids
fluid

c lipid bilayer fluid

Fig. 5-2c, p. 78

Singer and Nicholsen 1968-72
• Desarrollaron el Modelo del Mosaico
Fluido
– La membrana celular es un fluido con
proteínas incrustadas o enlazadas a las
hojas de la membrana.

– Proteínas y lípidos pueden moverse
libremente.


Micrografía electrónica de la
membrana celular


Modelo del Mosaico Fluido
• Permite explicar la composición y función de las
membranas biológicas:

• “Mosaico”: relacionado a la alta variedad de
componentes que forman parte de la
membrana. Fundamentalmente fosfolípidos y
proteínas.

• “Fluido”: la apariencia de fluidez surge como
resultado de los movimientos e interacciones de
los lípidos que forman parte de la membrana.
Los ácidos grasos le confieren apariencia de
“aceite”. Ácidos grasos insaturados contribuyen a
la fluidez


Cadena de carbohidratos

Glicoproteínas
Cadena de Líquido extracelular
carbohidratos Hidrofóbico
Hidrofílico
Glicolípidos

Colesterol
Hidrofílico
α hélice
Proteína Proteína
Citosol periferal integral


Características de las membranas biológicas
o celulares
• No es sólida, ni estática
• Es fluida
• Está compuesta por una doble capa de
fosfolípidos
– Áreas hidrofílicas hacia fuera y hacia adentro de la
membrana
– Áreas hidrofóbicas mirándose una a la otra
– Minimiza la exposición grupos hidrofóbicos hacia el
agua
• Responsable de la permeabilidad selectiva

Funciones de las membranas biológicas
• Regula paso de materiales hacia y desde la célula

• Reciben información que le permiten a la célula
detectar cambios en el medio ambiente y responder
a éstos.

• Contienen estructuras especializadas que les
permiten hacer contacto y comunicarse con otras
células.

• Sirven como superficies de trabajo para varias
reacciones químicas

Componentes de la membrana
• Lípidos:
– La mayoría son fosfolípidos los cuales se arreglan
en una doble capa.

– Glicolípidos: lípidos enlazados a cadenas de
carbohidratos lineales o ramificadas

– Esteroles:
• Colesterol: presente en la membrana celular animal
• Fitoesterol en células vegetales
• Fortalece la membrana ayudándola a que sea más
rígida, regulando así su fluidez

Componentes de la membrana
• Proteínas: existe una gran variedad de proteínas
asociadas a la membrana celular. Llevan a cabo
funciones diversas en la célula. Se clasifican en:

– Proteínas integrales: traspasan doble capa de
fosfolípidos, no se remueven fácilmente, si se remueven
causan disturbio en la membrana

– Proteínas periferales: localizadas en superficie de
membrana no en la bicapa, se remueven fácilmente

– Posee glicoproteínas:
• Los oligosacáridos están orientados hacia el exterior de la
membrana

Funciones de las proteínas en la membrana
• Proteínas adhesión: ayudan a célula a mantenerse
unida entre si y con la matriz extracelular.

• Proteína de comunicación: forman canales a través
membrana de las células, permite paso de sustancias
de una a la otra

• Receptores: se unen a sustancias extracelulares
– Por ejemplo a las las hormonas: son moléculas orgánicas
que actúan como señales químicas y estimulan cambios en
una amplia variedad de actividades celulares
– Están envueltos en la homeostasis
• Por ejemplo: división celular, síntesis de proteínas, acelerar o
detener reacciones químicas y secretar ciertas sustancias, entre
otras



• Proteínas de Reconocimiento: identificar
células de un tejido en particular gracias a
la presencia de glicoproteínas y/o
glicolípidos. Permite reconocer células
extrañas de entre las nuestras
– Por ejemplo: los grupos de sangre o el poder
detectar bacterias

• Enzimática: catalizan reacciones biológicas

• Transporte: permite el paso de solutos a
través membrana.
– Transporte pasivo: canales que permiten la
difusión de moléculas pequeñas través de la
membrana por que van a favor del gradiente de
concentración.

– Transporte activo: se pueden bombear moléculas
en ambas direcciones usando ATP como fuente de
energía en vista que se está en contra del
gradiente de concentración


Common Types of Membrane Proteins

Adhesion Enzyme Receptor Protein Recognition Passive Active
Protein Protein Transporter Transporter

Stepped Art
Fig. 5-5, pp. 80-81

Permeabilidad de la membrana
• Los gases (oxígeno y dióxido de carbono), las
moléculas no polares pequeñas y el agua
pueden atravesar la membrana sin dificultad.

• Otros solutos (moléculas o iones no pueden
atravesar la membrana por si solo)

Permeabilidad selectiva de las membranas
biológicas
Oxígeno, bióxido de carbono, Glucosa, moléculas grandes,
agua, moléculas no polares moléculas polares o solubles en
(liposolubles) y otras de pequeño agua e iones como
tamaño pueden atravesar H +, Na+, K+, Ca++ y CI–, no pueden
libremente la membrana atravesar la membrana libremente


Gradientes de concentración
• Concentración: es el número de moléculas o
iones de una sustancia por volumen unitario
de liquido.

– Las moléculas tienden a desplazarse de una región
de mayor concentración a una región de menor
concentración.

Gradiente de concentración
• diferencias en concentración entre dos lugares o
sistemas ambientales.

Difusión
• Movimiento o desplazamiento neto de
moléculas o iones a favor de un gradiente de
concentración.

• Es una manera esencial por el cual las
sustancias, penetran, atraviesan y salen de las
células.

Difusión

Prof. Elsa I. Colón UPR-Aguadilla 30

Velocidad de difusión
• La velocidad con la que un soluto se difunde
depende de los siguientes factores:

1)Tamaño: se desplazan primero los solutos pequeños.

2)temperatura: a una alta temperatura las moléculas se
mueven más rápido.

3) Magnitud del gradiente de concentración: la
velocidad de difusión es más alta cuando el gradiente es
mayor.

Velocidad de difusión
4)Carga: la diferencia de carga de una región
puede afectar la velocidad y el sentido de
difusión.
– cargas opuestas se atraen y cargas iguales se
repelen.

5) Presión: la difusión puede verse a afectada
por una diferencia de presión entre dos lugares.

Ósmosis
• En la naturaleza todo está expuesto llevar a
cabo difusión
• El agua también se difunde, sin embargo, la
difusión del agua no es evidente a menos que
atraviese una membrana
• Ósmosis es la difusión de agua a través de una
membrana hasta llegar a equilibrio
– Movimiento de agua será de donde hay mayor
cantidad de agua libre hacia donde hay menor
cantidad de agua libre
• La ósmosis es muy importante para las células

Osmosis
• Movimiento neto del agua a través de una
membrana con permeabilidad selectiva
desde una región de mayor concentración
hasta una región de menor concentración

• En el cuerpo humano el agua entra a los
tejidos de esa manera.

• También el agua se difunde por osmosis
desde los terrenos hacia las raíces de las
plantas.

Solución hipotónica

Solución hipertónica

Solución isotónica

Fenómenos por osmosis

En células de plantas

Turgor o presión de turgencia
Esto ocurre sólo en la célula vegetal. Presión que ejerce
la vacuola contra la pared celular. En un ambiente
hipotónico la célula se hidrata.

Plasmólisis
• la célula vegetal pierde agua y su citoplasma se
reduce, separando la membrana celular de la pared
celular

Fenómenos por osmosis

En células de animales

Hemólisis
Rompimiento de una célula roja en ambiente hipotónico.

Crenación
. proceso donde la célula roja (sangre) pierde agua. En
un ambiente hipertónico la célula se arruga.

Efecto de la tonicidad en glóbulos
rojos

Lunes, 14 de Mayo de 47
2012

2012

B Red blood cells C Red blood cells in a D Red blood cells in
in an isotonic hypertonic solution a hypotonic solution
solution do not shrivel because water swell because water
change in volume. diffuses out of them. diffuses into them.

Fig. 5-17 (b-d), p. 89

Como las sustancias atraviesan
las membranas

Permeabilidad selectiva de las membranas
biológicas
Oxígeno, bióxido de carbono, Glucosa, moléculas grandes,
agua, moléculas no polares moléculas polares o solubles en
(liposolubles) y otras de pequeño agua e iones como
tamaño pueden atravesar H +, Na+, K+, Ca++ y CI–, no pueden
libremente la membrana atravesar la membrana libremente


Como las sustancias atraviesan las membranas
• Transporte pasivo:

– Las moléculas o iones atraviesan con facilidad la
membrana permeable a través de una proteína de
transporte.

– Los solutos son impulsados por un gradiente de
concentración.
• A favor de un gradiente de concentración

– Este proceso NO conlleva gasto de energía.
• Se conoce como difusión facilitada.

Difusión facilitada
• Una proteína de transporte facilita el movimiento de
solutos a favor de un gradiente de concentración


Como las sustancias atraviesan las membranas

• Transporte activo:
– Los solutos son transportado en contra de un
gradiente de concentración, para mantener la
concentración de un soluto a determinado nivel.

– Este proceso requiere energía.

• Ejemplos:
– Bomba de calcio
– Bomba de sodio y potasio

Active Transport: Calcium Pump

Cotransport: Sodium-Potassium Pump

Afuera de la célula
Alta Baja

Canal para
transporte
activo

Potasio
Sodio

ATP

Baja Alta
Citoplasma


Tipos de proteínas de membrana

proteína para
transporte pasivo proteínas para
proteínaa para transporte activo
proteína reconocimiento
receptora


Métodos de transporte celular mediados
por membrana
• Exocitosis: es un tipo de transporte activo que
requiere mucho ATP.
– Se lleva a cabo por medio de la fusión de la
membrana de la vesícula que contiene la
sustancia, con la membrana plasmática. La
sustancia saldrá de la célula

– Es útil para la secreción de solutos o
partículas
• Como lo es en el caso de moléculas
mensajeras como los neurotransmisores u
hormonas
– Lanzar
Lunes, 14 de Mayo de desechos al exterior 62
2012

Métodos de transporte celular
mediados por membrana
• Endocitosis:
– tipo de transporte activo que requiere ATP.

– No muy selectivo, en donde está involucrada
la invaginación de la membrana celular con
el objetivo de introducir material en célula en
una vesícula digestiva.

– Pueden entrar grandes cantidades y
tamaños de partículas
2012

Exocitosis

Membrana plasmática

Vesícula de transporte
Citoplasma

Endocitosis

Membrana plasmática

Citoplasma Mayo de
Lunes, 14 de 65
2012 Vesícula de transporte

• Tipos de endocitosis:
– Pinocitosis: endocitosis de material
disuelto. No es muy específica

– Fagocitosis: la célula engolfa
partículas como microbios o material
celular. Una vez adentro, la vesícula
se une con lisosomas para llevar a
2012
cabo digestión

Pinocitosis
Vesícula pinocítica

Citoplasma

– Endocitosis mediada por receptores:
receptores químicos en el exterior de la célula
reconoce una sustancia en específico y se
une a ella.
– Puede ser una hormona, vitamina o
mineral, entre otros.
– Ocurre una invaginación de la membrana en
donde se encuentra el complejo receptor-
sustancia. Entra la sustancia con el receptor
en una vesícula al interior de la célula
2012

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