El documento describe los componentes estructurales y funciones de la membrana celular eucariótica. La membrana está compuesta principalmente por una bicapa lipídica de fosfolípidos y colesterol que le confiere propiedades de autoensamblaje, autosellado, fluidez e impermeabilidad. También contiene proteínas integrales y periféricas, así como un glucocálix externo. La membrana controla el paso de sustancias a través del transporte pasivo y activo, y participa en interacciones celul

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

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

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

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

6. Propiedades de la membranaPropiedades de la membrana
Autoensamblaje espontáneoAutoensamblaje espontáneo de lasde las
moléculas lipídicasmoléculas lipídicas
AutoselladoAutosellado de la bicapade la bicapa

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

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

10. ColesterolColesterol
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 membranaProteínas de membrana
Determinan la función deDeterminan la función de
la membrana biológica.la membrana biológica.
Poseen la propiedad dePoseen la propiedad de
desplazarsedesplazarse
lateralmente a través delateralmente a través de
ella pero no de invertirella pero no de invertir
su posición (asimetríasu posición (asimetría
proteica)proteica)

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

13. GlucocálixGlucocálix
SuperficieSuperficie
externa de laexterna de la
membranamembrana
formada por laformada por la
zona glucídica dezona glucídica de
glucolípidos yglucolípidos y
glucoproteínas.glucoproteínas.

14. FuncionesFunciones
Protección contra daños químicosProtección contra daños químicos
y/o físicos.y/o físicos.
Interviene en fenómenos deInterviene en fenómenos de
reconocimiento celular.reconocimiento celular.
Confiere viscosidad a laConfiere viscosidad a la
membrana.membrana.
Interviene en la comunicaciónInterviene en la comunicación
intracelular.intracelular.

15. Dominios de membranaDominios de membrana
Regiones de laRegiones de la
membrana plasmáticamembrana plasmática
que poseen unaque poseen una
especializaciónespecialización
funcional concreta.funcional concreta.
Surgen por restricciónSurgen por restricción
de movimientos de losde movimientos de los
componentes de lacomponentes de la
misma.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. 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.
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.

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. 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:
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
- 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
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
neuronas, en donde la apertura y
cierre de los canales de Na+ y K+
permite la propagación del impulso
nervioso.
Proteína transportadora
Proteína canal

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
proteico de transmembrana que, mediante el gasto
de un ATP, expulsa de la célula 3 iones Na+ e
introduce dos iones K+ , con lo que contribuye a
controlar la presión osmótica y el potencial de
membrana.
- Sistemas de cotransporte: Las proteínas de
transmembrana transportan moléculas en contra de su
gradiente térmico. Para esto utilizan la energía
potencial almacenada en el gradiente iónico del Na+ ,
que se establece entre un lado y otro de la 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. 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.
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:
Pseudópodos
Fagosoma

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.
vesícula
material
- 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.

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 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:
Uniones ocluyentes:
son uniones que se dan
en las células que
separan medios de
composición muy
diferente. Cierran el
espacio intercelular
impidiendo el paso de
moléculas entre ellas.
Medio externo de
composición diferente
Células epiteliales
Medio interno

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.
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
Sistemas de transducción de señales

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