1. MEMBRANA CELULAR:
ESTRUCTURA,
ULTRAESTRUCTURA Y FUNCIÓN
DRA. DUNIA A. LOZADA QUINTANILLA
DOCENTE PRINCIPAL DPTO. ACADÉMICO DE MORFOLOGÍA
HUMANA FACULTAD DE MEDICINA UNSA

2. Anton van
Leeuwenhoe

3. • La membrana plasmática aísla al citoplasma y
media las interacciones entre la célula y su
entorno.
• Los glóbulos rojos de los mamíferos no contienen
núcleo ni membranas internas y han sido
particularmente útiles como modelo para el estudio
de las membranas.

6. MÉTODOS DE ESTUDIO INDIRECTOS
• 1895, OVERTON presumió la existencia de
una membrana de naturaleza lipídica
• 1897, LANGMUIR estudió el comportamiento
de los fosfolípidos al extenderlos sobre el
agua
• 1925, GORTER Y GRENDEL concluyeron que
la membrana es una capa lipídica bimolecular

7. • 1932, Cole estudió la tensión superficial de
membranas de huevos de erizo de mar y dedujo que los
lípidos debían ir acompañados de proteínas que
disminuyan su tensión superficial
• 1935, DAVSON Y DANIELLI propusieron un modelo de
membrana plasmática en el que las proteínas se sitúan
con los grupos polares

8. ESTUDIOS AL MICROSCOPIO
ELECTRÓNICO
• 1959 Robertson: estructura trilaminar
• La Unidad de Membrana: todas las
membranas son iguales, tanto las
plasmáticas como las citoplasmáticas

12. OTROS MODELOS DE MEMBRANA
• Década 1960-70 algunos investigadores llegaron a
la conclusión de que la estructura de las
membranas citoplasmáticas era globular y no
trilaminar
• Estos modelos fueron pronto desechados al
comprobarse que el aspecto trilaminar o globular
de la membrana depende en gran parte de la
fijación

13. • En la actualidad al mejorar la fijación se
acepta universalmente que el espesor de la
membrana plasmática es de 10 nm y de un
valor de 7 nm para las membranas
citoplasmáticas

14. • 1972. Jonathan Singer y Garth Nicolson
propusieron el Modelo del Mosaico Fluido de
membrana que ha sustituido a todos los
anteriores y se encuentra actualmente en
vigencia

15. MOSAICO FLUIDO

20. COMPONENTES DE LA MEMBRANA
PLASMÁTICA
• Lípidos: hay unos 5 millones de moléculas
lipídicas por µm² de membrana
• Proteínas: integrales, periféricas
• Hidratos de carbono: quedan del lado
externo de la membrana, formando el llamado
glicocálix

21. • Los lípidos son los elementos
estructurales fundamentales de las
membranas.
• Las proteínas son las responsables
de realizar las funciones específicas
de la membrana

22. LÍPIDOS
• Fosfolípidos: fosfatidil colina, fosfatidil serina,
fosfatidil etanolamina, fosfatidil inositol, fosfatidil
glicerol, difosfatidil glicerol o cardiolipina
• Esfingolípidos: ceramidas (esfingomielina y
glucolípidos complejos: cerebrósidos y
gangliósidos)
• Esteroles: colesterol

25. Estructura de dos tipos de
fosfolípidos y un glucolípido

26. ASIMETRÍA en la bicapa lipídica:
• Mayor proporción de fosfatidil colina y
esfingomielina en la cara externa (E) (ácidos grasos
saturados)
• Mayor cantidad de fosfatidil etanolamina y fosfatidil
serina en la cara citoplasmática (P) (ácidos grasos
insaturados)
• La matriz lipídica de la cara P es más fluida que la
de la cara E debido a su mayor contenido en ácidos
grasos insaturados

27. PROTEÍNAS
• Glicoforina A
• La proteína banda 3
• La anquirina o proteína banda 2.1
• Las proteínas esqueléticas espectrina, actina
y tropomiosina
• Una proteína periférica interna: la enzima
gliceraldehido -3-P-deshidrogenasa

29. Estructura de la secuencia de aminoácidos de una proteína
transmembrana (Glicoforina A)

34. Demostración experimental de que las proteínas de
superficie celular se movilizan lateralmente

35. • Las proteínas periféricas se disocian de
la membrana tras el tratamiento con
agentes polares, como soluciones de pH
extremo o de alta concentración salina,
que no rompen la bicapa fosfolipídica.

36. • Las proteínas integrales de membrana
solamente pueden ser liberadas mediante
tratamientos que rompan la bicapa
fosfolipídica.
• Los detergentes son moléculas pequeñas
anfipáticas que contienen tanto grupos
hidrofóbicos como hidrofílicos.

37. Estructura de cinco
detergentes comunes

38. Solubilización de proteína integral de
membrana por detergentes no iónicos

39. HIDRATOS DE CARBONO (GLICOCÁLIX)
• Contribuyen eficazmente a la asimetría de la
membrana plasmática. Al ME se presentan como
filamentos muy ramificados formando un entramado
tridimensional.
• En algunas células epiteliales suele estar muy
desarrollado: microvellosidades del epitelio intestinal.

40. GLICOCALIX
SELECTIVIDAD
RECONOCIMIENTO
UNIONES
INTERCELULARES
CAMBIOS EN LA CARGA
ELÉCTRICA
ANCLAJE DE ENZIMAS
PROPIEDADES
INMUNITARIAS

41. RENOVACIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
• Los lípidos, → Retículo Endoplásmico Liso.
• Glucoproteínas y proteoglucanos del glicocálix y
proteínas periféricas externas se sintetizan en el
Retículo Endoplásmico Rugoso
• A través del complejo de golgi, forman vesículas
de exocitosis que se unen a la membrana
plasmática incrementando su superficie.
• Las proteínas periféricas internas se sintetizan
en polisomas libres

42. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS
PEQUEÑAS
• Difusión pasiva: moléculas hidrofóbicas
pequeñas (O2, CO2, H2O, Etanol, Benceno)
• Difusión facilitada y proteínas
transportadoras, proteínas canal: la mayoría de
moléculas biológicas polares y con carga (azúcares,
aminoácidos y nucleósidos)
• Canales iónicos, canal regulado por ligando,
canal regulado por voltaje: median el tránsito rápido
de iones seleccionados (células nerviosas y
musculares).

43. DIFUSIÓN PASIVA

48. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS
• Transporte activo dirigido por hidrólisis de ATP:
la energía derivada de la hidrólisis de ATP puede dirigir
el transporte de moléculas en contra de su gradiente
electroquímico (bomba iónica, bomba de Na+
- K +
,
ATPasa Na +
- K +
)
• Transporte activo dirigido por gradientes
iónicos: se emplean con frecuencia como fuente de
energía para conducir el transporte activo de otras
moléculas (Uniporte, simporte, antiporte)

52. Endocitosis
• Christian de Duve (1963), ingestión de partículas
grandes y fluidos.
• Fagocitosis: acción celular de comer. Las células
ingieren partículas grandes como bacterias y
desechos celulares.
• Pinocitosis: acción celular de beber.
• La endocitosis mediada por receptor, proporciona un
mecanismo para la entrada selectiva de
macromoléculas específicas.

56. Endocitosis y Exocitosis

57. Tráfico de proteínas en la endocitosis
• Las moléculas recogidas por endocitosis
son transportadas a los endosomas, donde
se clasifican para ser recicladas a la
membrana plasmática o para ser
degradadas en los lisosomas.

59. Ultraestructura y diagramas de la
formación de depresiones revestidas

60. • Las macromoléculas que se van a
introducir se unen a receptores
específicos de la superficie celular. Estos
receptores se acumulan en regiones
especializadas de la membrana plasmática
denominadas depresiones revestidas con
clatrina.

61. • Las células de los individuos normales poseen un
receptor para la lipoproteína de baja densidad, o
LDL (del inglés low-density lipoprotein).
• Mutaciones congénitas del receptor de LDL
ocasionan hipercolesterolemia familiar, por fallas
en la unión al receptor o por fallas en la
internalización.

62. Caveolas

63. • Las caveolas son ricas en balsas lipídicas
de colesterol y esfingolípidos y poseen un
revestimiento distinto formado por una
proteína llamada caveolina

64. UNIONES CELULARES
• Hay proteínas de membrana celular que
actúan como moléculas especializadas de
adhesión celular.
• Áreas especializadas de la membrana
celular incorporadas a las uniones
celulares.

65. Proteínas de adhesión celular
• Las interacciones selectivas intercelulares están
mediadas por cuatro grupos principales de
proteínas de adhesión celular: selectinas,
integrinas, miembros de la superfamilia de las
inmunoglobulinas y cadherinas.
• Las cadherinas unen los citoesqueletos de las
células adyacentes en las uniones célula a célula
estables.

66. Tipos de Uniones celulares
• Uniones oclusivas
• Uniones de anclaje
• Uniones comunicantes

67. Uniones oclusivas
• Previenen la difusión de moléculas entre células
adyacentes.
• Previenen la migración lateral de las proteínas
especializadas de membrana.
• Están bien desarrolladas en el epitelio que reviste
al intestino delgado.
• Previenen la retrodifusión de la sustancia
transportada.

70. Uniones de anclaje
• Unen el citoesqueleto de unas células con
otras y con los tejidos subyacentes
• Dan estabilidad mecánica a los grupos de
células epiteliales consiguiendo que
funcionen como una unidad cohesiva.

71. Uniones de anclaje
• La red de actina interacciona con dos tipos
distintos de unión:
• Las uniones adherentes
• Los contactos focales

75. Uniones de anclaje
• La red de filamentos intermedios interacciona con
dos tipos de uniones:
• Los desmosomas que conectan la red de
filamentos intermedios de las células
adyacentes
• Los hemidesmosomas conectan la red de
filamentos intermedios con la matriz
extracelular

79. • Complejo de
unión:
• Unión oclusiva
• Unión adherente
• Desmosoma

80. Uniones comunicantes
• Permiten la difusión selectiva de
moléculas entre células adyacentes y
facilitan la comunicación directa célula
con célula.
• Son numerosas durante la embriogénesis.
• Son importantes en las células del
músculo cardíaco y liso

84. Especializaciones de la superficie de
la célula epitelial
• Aumentar la superficie: Microvellosidades,
Pliegues basolaterales y placas de
membrana.
• Mover sustancias por la superficie: cilios

85. Microvellosidades
• Proyecciones en forma de dedo de la superficie
apical de la célula .
• Mas desarrollados en las células de absorción:
células de los túbulos renales, epitelio del intestino
delgado.
• Los estereocilios son formas extremadamente
alargadas de microvellosidades: células epiteliales
del epidídimo.

86. MICROVELLOSIDADES

89. Cilios
• Son proyecciones móviles superficiales de las células
que participan en el transporte
• Son particularmente evidentes en:
• El epitelio que reviste el Tracto Respiratorio
• El epitelio que tapiza la Trompa de Falopio

95. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN
• Neurotransmisores (señalización sináptica)
• Hormonas (secreción endocrina)
• Mediadores químicos locales (secreción paracrina)
• Señalización autocrina: células responden a
sustancias que ellas mismas liberan

96. • Las moléculas de señalización (hormona, feromona o
neurotransmisor) actúan como ligandos
• La unión de un ligando a su receptor causa un cambio
conformacional en el receptor que inicia una
secuencia de reacciones llevando a una respuesta
celular específica

97. Las moléculas de señalización se comportan de modo
diferente de acuerdo a:
• Solubilidad: hidrófobas o hidrófilas
• Localización del Receptor: intracitoplasmático o de la
superficie celular

98. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN
HIDRÓFILAS. RECEPTORES DE SUPERFICIE
• Receptores asociados a canales.
• Receptores ligados a proteína G
• Activación de una enzima ligada a la membrana
plasmática
• Activación de un canal iónico ( Ca++
)
• Receptores catalíticos ligados a enzimas

99. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN HIDRÓFOBAS
RECEPTORES INTRACITOPLASMÁTICOS
• Hormonas esteroideas (cortisol, progesterona,
estradiol y testosterona)
• Hormonas tiroideas
• La vitamina D
• Los retinoides
• El NO y el CO

100. PREGUNTAS
1. ¿La membrana plasmática es visible al microscopio de luz?
2. ¿Qué científicos concluyeron que la membrana es una capa lipídica
bimolecular?
3. ¿Qué propusieron Danielli y Davson acerca del modelo de de estructura
de la membrana plasmática?
4. Robertson observó que la membrana plasmática presentaba una
estructura ……………..
5. ¿A qué se conoce como Unidad de Membrana? Y a qué Asimetría de
membrana?
6. El modelo del mosaico fluido de membrana fue propuesto por …………..
7. Señale los componentes de la membrana plasmática
8. ¿Cuales son las funciones del glucocálix?

101. 9. ¿Cómo se renueva la membrana plasmática?
10. Señale los mecanismos de transporte de moléculas pequeñas a través
de la membrana plasmática (intercambio de la célula con el medio
externo)
11. ¿Qué son microvellosidades?
12. La incorporación de moléculas de gran tamaño al interior de la célula
se conoce como ………………………… y el proceso inverso es la
………………..
13. Las moléculas de señalización pueden clasificarse así: ………..
14. ¿Qué son los receptores de superficie?
15. Clasificación de las uniones celulares.

102. Bibliografía:
• La Célula, Geoffrey M. Cooper
• Biología Celular, Paniagua, R.
• Biología Celular y Molecular, Karp, G.
• Biología Celular y Molecular, Lodish
• Histología Humana, Stevens, A.