El documento describe los componentes estructurales y funciones de la membrana celular eucariótica. La membrana está compuesta de una bicapa lipídica de fosfolípidos y colesterol que le confiere propiedades de semipermeabilidad selectiva y fluidez. Contiene proteínas integrales y periféricas involucradas en el transporte pasivo y activo a través de la membrana y en las interacciones celulares. La membrana controla el paso de sustancias entre el interior y exterior de la célula y participa en

1. 2.3. Célula eucariótica.
Componentes estructurales y
funciones.
2.3.1. Membranas celulares:
composición, estructura y funciones.
Adrián Alameda y José Amores
C. Maravillas curso 06-07

2. Estructura
La membrana biológica plasmática es una
estructura semipermeable que actúa de
barrera separadora entre los medios intra y
extracelular, la cual permite el
mantenimiento de unas condiciones físico-
químicas necesarias para el conjunto de
reacciones metabólicas que se dan en el
interior de los orgánulos celulares.
Responde al denominado modelo del
mosaico fluido.

3. Bicapa lipídica
Componente estructural básico de la membrana
plasmática. Se basa en una doble capa de moléculas
lipídicas: Fosfolípidos y colesterol, fundamentalmente

4. Fosfolípidos
Moléculas anfipáticas, esto es, poseen una
zona hidrófila polar y una zona hidrofóbica
apolar. A consecuencia de esto, las cabezas
hidrófilas interaccionan entre sí y con las
moléculas de H20, mientras que las cadenas
hidrófobas son repelidas por la fase acuosa
y se empaquetan hacia el interior de una
bicapa. Dicha bicapa lipídica otorga a la
membrana celular determinadas
propiedades.

6. Propiedades de la membrana
Autoensamblaje espontáneo de las
moléculas lipídicas
Autosellado de la bicapa

7. Fluidez.
- Causa: Se debe a que las moléculas lipídicas tienen la
capacidad de movimientos laterales de difusión dentro de
cada monocapa; a pesar de ello, la composición lipídica se
mantiene constante (asimetría lipídica) no se dan intercambio
de fosfolípidos entre monocapas.
- Importancia biológica: La fluidez determina el funcionamiento de
la membrana. Los cambios de temperatura en el medio influyen
en ella: A menor temperatura, menor fluidez (mayor
viscosidad). El descenso de fluidez de la membrana puede
detener procesos de transporte y enzimáticos.

9. Impermeabilidad frente a iones y
sustancias hidrosolubles
- Causa: Naturaleza anfipática de la
bicapa
- Importancia biológica: Regulación
del intercambio de sustancias entre el
citosol y el medio extracelular

10. Colesterol
Las moléculas de
colesterol se
encuentran
intercaladas entre
los fosfolípidos, y
su función principal
es la de regular la
fluidez de la bicapa
inmovilizando las
colas hidrofóbicas
próximas a la
regiones polares

11. Proteínas de membrana
Determinan la función de
la membrana biológica.
Poseen la propiedad de
desplazarse
lateralmente a través de
ella pero no de invertir
su posición (asimetría
proteica)

12. Clasificación
En función de la asociación con lípidos de la
membrana se clasifican en:
Proteínas integrales
Unidas fuertemente a los lípidos de membrana.Se
subdividen en:
A) Proteínas de transmembrana. Se hallan inmersas
en la bicapa
B) Proteínas periféricas. Exteriores a la bicapa, están
unidas mediantes en laces débiles a las cabezas
polares lipídicas o a otras proteínas de integrales

13. Glucocálix
Superficie
externa de la
membrana
formada por la
zona glucídica de
glucolípidos y
glucoproteínas.

14. Funciones
Protección contra daños químicos
y/o físicos.
Interviene en fenómenos de
reconocimiento celular.
Confiere viscosidad a la
membrana.
Interviene en la comunicación
intracelular.

15. Dominios de membrana
Regiones de la
membrana plasmática
que poseen una
especialización
funcional concreta.
Surgen por restricción
de movimientos de los
componentes de la
misma.

17. Funciones de la
membrana plasmática
La membrana plasmática controla la entrada y salida de
materiales (permeabilidad selectiva) , participa en las
interacciones célula - célula y célula – matriz y es un
elemento fundamental en la comunicación celular,
recibiendo señales externas y transmitiendo dicha
informacion al interior celular.

18. Permeabilidad selectiva
La impermeabilidad de la membrana, gracias a su naturaleza lipídica, no es
absoluta, sino que permite el intercambio de materia y energía con el
ambiente externo. Por esto se han desarrollado sistemas de transporte
específicos, en los que las proteínas regulan el paso de sustancias
hidrófilas, ionizadas o de gran tamaño a través de estas membranas. Este
transporte puede ser activo o pasivo.
Transporte pasivo
No se requiere energía para que la sustancia cruce la membrana plasmática.
Las moléculas se mueven desde el lado con mas concentración hasta el lado
menos concentrado. Existen dos tipos de transporte pasivo principalmente:
difusión simple y difusión facilitada.

19. Mecanismos de transporte pasivo
Difusión simple: Atraviesan la
membrana las moléculas no
polares (liposolubles) como los
gases y algunas hormonas
esteroideas y tiroideas.
También pueden pasar
pequeñas moléculas polares
como el agua o el etanol.
Difusión facilitada: se realiza mediante proteínas transportadoras y
proteínas canal. De esta forma las moléculas polares mas grandes
pueden atravesar la membrana.

20. Proteínas transportadoras
Son proteínas de transmembrana que se unen específicamente a la molécula
que trasportan. Esta unión provoca un cambio en la configuración de la
proteína, que hace que la molécula quede libre una vez transportada. La
proteína transportadora recupera su forma inicial para seguir actuando en
otros procesos.
Proteínas canal
Son proteínas de transmembrana que forman en su interior un canal acuoso,
que permite el paso de iones. Estos canales se abren según un tipo de señal
especifico. Dependiendo del tipo de señal encontramos:
- Canales iónicos dependientes del
ligando: El ligando se une a un
receptor en la zona externa de la
proteína canal de forma especifica,
provocando cambios en su
Proteína canal
conformación que permiten la
apertura del canal, y por tanto la
difusión de iones.
- Canales iónicos dependientes del
voltaje: Se abren en respuesta a los
cambios de potencial de
membrana, como ocurre en las
Proteína transportadora
neuronas, en donde la apertura y
cierre de los canales de Na+ y K+
permite la propagación del impulso
nervioso.

21. Transporte activo
En el transporte activo las moléculas atraviesan la membrana en contra de
su gradiente de concentración, por lo que consume energía obtenida del
ATP. Este proceso se realiza mediante proteínas transportadoras.
Ejemplos de sistemas de transporte activo son:
- Bomba de Na+/K+ : Consiste en un complejo - Sistemas de cotransporte: Las proteínas de
proteico de transmembrana que, mediante el gasto transmembrana transportan moléculas en contra de su
de un ATP, expulsa de la célula 3 iones Na+ e gradiente térmico. Para esto utilizan la energía
introduce dos iones K+ , con lo que contribuye a potencial almacenada en el gradiente iónico del Na+ ,
controlar la presión osmótica y el potencial de que se establece entre un lado y otro de la membrana
membrana. gracias a la bomba de Na+/K*.

22. Transporte de macromoléculas
El transporte de macromoléculas y partículas a través de la membrana puede ser
hacia el interior de la célula (endocitosis) y hacia el exterior (exocitosis). Ambos
procesos tienen lugar mediante la formación de vesículas, que son pequeños
sacos membranosos que se mueven de un sitio a otro por el citoplasma y ponen
en comunicación a unos sistemas de membranas con otros.

23. Endocitosis
Las sustancias que van a ser endocitadas son englobadas en
invaginaciones de membrana plasmática que acaban cerrándose y forman
vesículas intracelulares que contienen el material ingerido. Según el
tamaño de las partículas endocitadas podemos distinguir dos tipos de
endocitosis:
Fagocitosis: El material que se ingiere es muy grande. La célula extiende
unas prolongaciones de membrana llamadas pseudópodos, que rodean
progresivamente a la partícula hasta formar un fagosoma (vesícula de gran
tamaño). Estos materiales acaban digeridos por los lisosomas.
Fagosoma
Pseudópodos

24. Pinocitosis: El material ingerido es liquido o pequeñas partículas, y queda
englobado en vesículas que se forman a partir de depresiones de
membrana llamadas pozos recubiertos. Estas regiones se caracterizan por
la presencia de un armazón proteico formado por clatrina. A partir de ella
se están formando continuamente vesículas de pinocitosis.
- En los dos tipos de endocitosis participan proteínas especiales denominadas receptores de
endocitosis, que se acumulan en las regiones de las membranas que realizan estos procesos y
reconocen específicamente los materiales que van a ser ingeridos, uniéndose a ellos. De este
modo las células incorporan por endocitosis únicamente las sustancias que les interesan.
material
vesícula

25. Exocitosis
Es el proceso contrario a la endocitosis. Mediante este proceso se secretan
los materiales necesarios para renovar la membrana plasmática y los
componentes de la matriz extracelular. También se vierten al exterior
hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivos…
Endocitosis
Exocitosis

26. UNIONES CELULARES
Las uniones celulares son regiones especializadas de la membrana
plasmática en las que se concentran proteínas de transmembrana
especiales, mediante las cuales se establecen conexiones entre dos
células o entre una célula y la matriz extracelular. Aparecen en todos los
tejidos pero son especialmente importantes en los epitelios.
Según su forma, las uniones celulares pueden ser:
Zónulas: Son uniones que rodean totalmente a célula
Máculas: Son uniones puntuales de forma redondeada
Según su función, las uniones celulares pueden ser:
Uniones ocluyentes, comunicantes o de anclaje.

27. Uniones ocluyentes: Medio externo de
Células epiteliales
son uniones que se dan composición diferente
en las células que
separan medios de
composición muy
diferente. Cierran el
espacio intercelular
impidiendo el paso de Medio interno
moléculas entre ellas.
Uniones de anclaje: son
uniones frecuentes en
tejidos sometidos a estrés
mecánico como la piel,
aumentan la resistencia de
las células frente a
tensiones mecánicas
fuertes que acabarían
rompiendo una sola célula.
Existen tres tipos:

28. Zonulas adherens: Que conectan los filamentos de actina del citoesqueleto
entre células vecinas.
Maculas adherens: Llamadas desmosomas. Anclan filamentos
intermedios del citoesqueleto de células adyacentes.
Hemidesmosomas: Anclan filamentos intermedios del citoesqueleto de
una célula a la matriz extracelular.
Uniones comunicantes: se denominan uniones gap. Son puntos de
comunicación directa entre los citoplasmas de dos células, a través de los
cuales intercambian iones y pequeñas moléculas.

29. Comunicación celular
Las células son capaces de responder a los estímulos externos. Esta
capacidad se denomina irritabilidad o excitabilidad. Estos estímulos se
transmiten mediante moléculas de señalización producidas por una
molécula señalizadora. Y son recogidos por receptores específicos en la
célula diana, la cual convierte la señal extracelular en una intercelular
mediante los sistemas de transducción de señales.

30. Moléculas de señalización
Según el tipo de comunicación
en el que participen se
clasifican en tres grupos:
hormonas (comunicación
endocrina) mediadores
químicos locales (comunicación
paracrina) y neurotransmisores
(comunicación sináptica).

31. Receptores
Son proteínas de transmembrana que se encuentran distribuidas por la
membrana plasmática. Tienen dos regiones funcionales distintas. Una región
extracelular, que funciona como cerradura reconociendo específicamente la
molécula señal determinada. Otra región citosólica, funciona de transmisor y
es la responsable de la transducción de la señal. Los receptores se
encuentran en un estado inactivo hasta que llega la molécula de señalización
correspondiente.
Sistemas de transducción de señales
Los sistemas de transducción de señales se encargan de transformar las
señales extracelulares en señales intracelulares. Primero una molécula señal
llega a la célula diana y activa un receptor que transforma esta señal
extracelular en una intracelular, llamada segundo mensajero. El Ion Ca+2 y el
AMPc son los mas usados. Este segundo mensajero generado en gran
cantidad se introduce hacia el interior celular y actúa sobre enzimas o factores
intracelulares, que a su vez actúan sobre otros, iniciando una cadena de
acontecimientos que transmiten la señal al interior celular. Finalmente estos
factores actúan sobre las proteínas diana que serán las responsables de la
respuesta de la célula. Una vez producida la respuesta la célula se encarga de
degradar o aislar el primer y segundo mensajero, volviendo a la normalidad en
solamente unos segundos

32. Activación del enzima que
sintetiza el segundo
Segundo mensajero
mensajero