MEMBRANA CELULAR
O PLASMÁTICA
“La frontera de la vida”
Estructura de la Membrana Celular
• El grosor de la membrana es 7.5 a 10 nanómetros (nm) = 10-6 mm.
• No es visible en el microscopio de luz.
• La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y
proteínas, adicionalmente presenta colesterol y azúcares.
Mitocondria
Membrana plasmática
Núcleo
Membrana plasmática
Lípidos de Membrana
Cabeza
• Los fosfolípidos son el principal
componente estructural de todas las
membranas celulares.
• Cabeza polar hidrofílica: Afinidad
o permeabilidad al agua
– (glicerol + fosfato + colina, o
serina, etc. depende del tipo)
• Dos colas no polares: (dos ácidos
grasos) que son hidrofóbicas o
anfipáticas (poca permeabilidad al
agua).
Símbolo
Colas
Fosfolípidos
– En agua, los fospolípidos forman
espontáneamente una bicapa o
lámina doble muy estable
– Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus
colas hidrofóbicas se ubican hacia adentro de la
célula.
Líquido intersticial
Exterior de la Célula
Cabezas
hidrofílicas
Colas
hidrofóbicas
Citoplasma
Interior de la Célula
Lípidos de Membrana
• Esteroides como el Colesterol (célula
animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal)
cumplen un papel importante regulando la
resistencia y la fluidez de las membranas.
El Colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana
Proteínas de Membrana
• Permiten el movimiento de materiales a través de la
membrana y la recepción de señales químicas desde el
ambiente externo de la célula.
• Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:
- Proteínas integrales o transmembrana: penetran
completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones
hidrofóbicas.
- Proteínas periféricas: no atraviesan toda la bicapa
fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan
regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas
integrales y a lípidos.
Proteínas de Membrana
Función de las Proteínas de Membrana
1. Transporte
• Permiten y regulan el paso de sustancias que por su tamaño, carga,
concentración no atraviesan por difusión la membrana plasmática.
• Transportadores pasivos:
– Canales iónicos (Na+, K+, Ca2+, Cl-)
– Proteínas facilitadoras.
• Transporte activo
Función de las Proteínas de Membrana
2. Comunicación
• Célula – medio extracelular:
reciben estímulos eléctricos o
químicos (ej. hormonas).
• Célula – célula: reciben y
envían estímulos químicos y
eléctricos entre las células.
UNION
Estrecha
Desmosomas
UNION
Comunicante
Membrana
plasmática
adyacente
Matriz
extracelular
Función de las Proteínas de Membrana
3. Estructurales o Anclaje
• Proteínas estructurales o de anclaje: hacen de
"eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz
extracelular.
Función de las Proteínas de Membrana
4. Reconocimiento
• Algunas Glucoproteínas (proteína + carbohidrato),
hacen específicas las células para un tejido, órgano y
hasta para un organismo.
Carbohidratos de Membrana
• Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas
o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando
glucoproteínas o bien glucolípidos.
• Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas.
• Ayudan a mantener unidas las células vecinas.
Teoría del Mosaico Fluido
• Movimiento de los fosfolípidos:
• Flip - Flop: pueden saltar de una
monocapa a la otra; se produce poco
por que requiere gran gasto de energía.
• Difusión lateral: cambian de lugar con
fosfolípidos vecinos, dentro de la misma
monocapa unas 107 veces por
segundo.
• Rotación: giran sobre su eje
longitudinal con rapidez.
• Flexión: Separación y aproximación de
los extremos de las colas, por flexión de
las cadenas carbonadas de los ácidos
grasos.
Funciones de la Membrana Plasmática
• Protege la célula o a la organelas del medio externo.
• Mantiene una forma estable de la célula u organela.
• Regula el transporte de sustancias y energía hacia adentro
o hacia afuera de la célula u orgánulo
• Permite la comunicación entre las células adyacentes.
• Permite el reconocimiento celular.
• Permite la movilidad de algunas células u orgánulos
Permeabilidad Selectiva
• Capacidad de la membrana de incorporar las sustancias necesarias
para la célula y descartar los desechos celulares.
– Impide que algunas sustancias, como las proteínas y los lípidos, entren a
la célula.
– Permite el paso de azúcares simples, oxígeno, agua y bióxido de carbono.
• La Permeabilidad a través de la membrana depende de factores:
– Solubilidad en los lípidos: Sustancias liposolubles (ej. moléculas
hidrófobas, no polares) penetran con facilidad la bicapa de
fosfolípidos. Por otro lado el agua no pasa con facilidad.
– Tamaño: Muchas moléculas de gran tamaño (glucosa, proteínas,
aminoácidos, ácidos nucleicos) no pasan a través de la bicapa de
fosfolípidos
– Carga: Moléculas cargadas y los iones (k+, Mg+2, Ca+2, Cl-) no
pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana.
Mecanismos de
Transporte de Membrana
Transporte Pasivo
• No requiere el consumo de
energía (ATP).
Moléculas
de colorante
Membrana
EQUILIBRIO
• El movimiento ocurre por
diferencias en la concentración
y en las cargas eléctricas de
las sustancias en ambos lados
de la membrana.
• Tenemos los siguientes
mecanismos:
– Difusión simple
– Ósmosis
– Difusión facilitada
EQUILIBRIO
Difusión Simple
• El movimiento de moléculas se da
a través de la membrana de
fosfolípidos, de un gradiente de
alta concentración a baja
concentración.
Exterior de la Célula
Mayor
concentración
O2
O2
O2
Menor
concentración
• Cuando mayor es el gradiente de
concentración, más rápida es la
velocidad de difusión.
• Si no intervienen otros procesos,
la difusión continuará hasta
eliminar el gradiente de
concentración.
• Moléculas solubles en lípidos como
etanol, y moléculas pequeñas
como H2O, CO2 y O2.
Menor
concentración
CO2 CO2 CO2
Mayor
concentración
Citoplasma
Osmosis
• En la osmosis, el agua
viaja desde un área de
baja concentración de
soluto a un área de alta
concentración del soluto
Solución
Solución
hipotónica hipertónica
Membrana
Molécula
selectiva
de soluto
permeable
Solución hipotónica Solución hipertónica
Moléculas de agua
Membrana
selectiva
permeable
Moléc de soluto con
moléculas de agua
FLUJO DE AGUA
• Osmosis induce a las células a contraerse en soluciones
hipertónicas e hincharse en soluciones hipotónicas
– El control del balance de agua entre células y su entorno
osmorregulación, es esencial para los organismos
SOLUCION
ISOTONICA
SOLUCION
HIPOTONICA
SOLUCION
HIPERTONICA
CELULA
ANIMAL
(1) Normal
(2) Lisada
(3) Plasmolizada
CELULA
VEGETAL
(4) Flacida
(5) Turgente
(6) Plasmolizada
Difusión Facilitada
• Moléculas que por su tamaño o carga no difunden libremente a
través de la membrana y utilizan canales acuosos formados por
proteínas integrales de membrana (porinas) para moverse hacia
adentro y afuera de la célula.
• Estos canales son usados para la glucosa y pequeños iones con
carga tales como K+, Na2+, Cl-. En el caso del agua se llaman
acuaporinas
• La velocidad de transporte es muy alta (107-108 iones/seg.)
Transporte Activo
• Las células utilizan energía (ATP) durante el transporte.
• La proteína transportadora bombea activamente un
soluto determinado a través de una membrana en contra
del gradiente de concentración del soluto.
FLUID0
EXTRACELULAR
Proteína de transporte
Proteína de transporte
fosforilada
Primer
soluto
1
Primer soluto, en el
interior de la célula,
se une a la proteína
2
ATP transfiere un
fosfato a la
proteína
3
Proteína libera el soluto
fuera fuera de la célula
Segundo
soluto
4
Segundo soluto se
une a la proteína
5
El fosfato se separa
de la proteína
6
La proteína libera el
segundo soluto
Bomba de Sodio (Na+) y Potasio (K+)
• Es una proteína presente en todas las membranas
plasmáticas de las células animales, cuyo objetivo es
eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el
citoplasma.
Funciones de la Bomba
de Sodio (Na) y Potasio (K)
• Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen
celular
• Mantiene un potencial eléctrico de membrana
• Favorece la trasmisión de impulsos nerviosos
• Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasio
Transporte mediado
por vesículas
Exocitosis y Endocitosis
Exocitosis y Endocitosis
• Requieren energía (ATP) para llevarse a cabo.
• Algunas sustancias más grandes como polisacáridos,
proteínas y otras células cruzan las membranas
plasmáticas mediante varios tipos de transporte grueso:
• Exocitosis
• Endocitosis:
– Fagocitosis
– Pinocitosis
– Endocitosis mediada por receptores
Exocitosis
• Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana,
se fusiona con la membrana y el contenido se vacía fuera
de la célula.
Fluido celular externo
Citoplasma
Exocitosis
• Organismos unicelulares
por ejemplo desechan sus
residuos metabólicos
mediante la formación de
vesículas que expulsan al
exterior
Tipos de Exocitosis
Secreción Constitutiva
Secreción Reguladora
Reponer membrana o proteínas
Secreción de enzimas u hormonas
Endocitosis
• Mediante la formación de vesículas o vacuolas a partir de la
membrana plasmática la célula incorpora macromoléculas u
otras partículas.
• Tipos: Fagocitosis, Pinocitosis y Endocitosis mediada por
receptores.
Líquido intersticial
Membrana Plasmática
Citoplasma
Vesícula
Tipos de Endocitosis: Fagocitosis
• La membrana plasmática
forma prolongaciones
celulares que envuelven la
partícula sólida, englobándola
en una vacuola.
• Luego, uno o varios lisosomas
se fusionan con la vacuola y
vacían sus enzimas hidrolíticas
en el interior de la vacuola.
FAGOCITOSIS
Pseudópodo
Alimento a
ser ingerido
Tipos de Endocitosis: Pinocitosis
PINOCITOSIS
• La membrana celular se
invagina, formando una
vesícula alrededor del
líquido del medio externo
que será incorporado a la
célula.
• Luego se libera en el
citoplasma.
Membrana celular
Tipos de Endocitosis: mediada por receptor
• Las sustancias que serán transportadas al interior deben primero
acoplarse a las moléculas receptoras específicas. concentrados en
zonas particulares de la membrana (depresiones).
• Cuando los receptores están unidos con sus moléculas especificas,
se ahuecan y se cierran formando una vesícula.
Membrana celular
ENDOCITOSIS MEDIADA
POR RECEPTORES
CAVIDAD
Material unido a las
proteínas receptoras
citoplasm
a
Membrana Celular
Repaso
Mecanismos de Transporte
Proteínas de Membrana
• Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas hacen
de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz
extracelular.
• Proteínas receptoras: que se encargan de la recepción y
transducción de señales químicas.
• Proteínas de transporte: mantienen un gradiente
electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos
iones.
• Estas a su vez pueden ser: Proteínas transportadoras: Son
enzimas con centros de reacción que sufren cambios
conformacionales.
• Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde
pasan los iones.
¿Preguntas?
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