Membranas Biológicas

Lic. Sburlati, Laura

Membranas Celulares

• Participan en el crecimiento, desarrollo y funcionamiento celular

•Cumplen una función estructural•Forman una barrera de permeabilidad selectiva

•Reciben y general señales•Constituyen un soporte de enzimas y receptores

•Papel de reconocimiento entre células y los tejidos conectivos circulantes

•Participan en la motilidad celular•Intervienen en procesos de translocación de energía

Membrana CelularMembrana Celular

Esta formada por:

LípidosA.-FosfolípidosB.-Colesterol

C.-Glucolípidos

ProteínasA.-Intrínsicas o integralesB. Extrínsicas o periféricas

GlúcidosAsociados a lípidos o proteínas

•

• Los Los fosfolípidosfosfolípidos son el principal son el principal componente estructural de todas componente estructural de todas las membranas celulares.las membranas celulares.

• Cabeza polar hidrofílica: Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + fosfato + colina, o (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo)serina, etc. depende del tipo)

• Dos colas no polares:Dos colas no polares: (dos (dos ácidos grasos) que son ácidos grasos) que son

hidrofóbicas o anfipáticashidrofóbicas o anfipáticas..

Lípidos de MembranaLípidos de MembranaCabeza

Símbolo

Colas

FosfolípidosFosfolípidos

Cabezashidrofílicas

Colas hidrofóbicas

Líquido intersticial Exterior de la Célula

CitoplasmaInterior de la Célula

– Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus colas hidrofóbicas se ubican hacia adentro de la célula.

– En agua, los fospolípidos forman espontáneamente una bicapa o lámina doble muy estable

Los movimientos que pueden realizar los P-lípidos son:

• Rotación: giro de la molécula en torno a su eje. Es frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.

– Difusión lateral: las moléculas difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.

• Flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una mono capa a la otra gracias a unas enzimas llamadas lipasas. Es el menos frecuente, por su gasto energético

• De flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos

• Esteroides como el Esteroides como el Colesterol Colesterol (célula (célula animal) y los animal) y los FitoesterolesFitoesteroles (célula (célula vegetal) cumplen un papel importante vegetal) cumplen un papel importante regulando la regulando la resistencia resistencia y la y la fluidezfluidez de de las membranas.las membranas.

ColesterolColesterol

• Existen dos tipos generales de proteínas de Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:membrana:

- Proteínas Proteínas integrales:integrales: penetran completamente la penetran completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones bicapa fosfolipídica y tienen regiones hidrofóbicashidrofóbicas..

- Proteínas Proteínas periféricas:periféricas: no atraviesan toda la no atraviesan toda la bicapa fosfolipídica y carecen de regiones bicapa fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan regiones polares o hidrofóbicas (presentan regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas integrales cargadas). Están asociadas a proteínas integrales y a lípidos.y a lípidos.

Proteínas de MembranaProteínas de Membrana

Asociación de las proteínas de membrana con la bicapa lipídicaAsociación de las proteínas de membrana con la bicapa lipídica

Tomado de: Alberts “Introducción a la biología celular”

A) TRANSMEMBRANA B) UNIDAS A LÍPIDO C) UNIDAS A PROTEÍNA

bicapalipídica

ESPACIOEXTRACELULAR

CITOSOL

atraviesan la membrana lipídicaregiones hidrofóbicas: interior de la membrana en contacto con las colas hidrofóbicas de los lípidos

regiones hidrofílicas: expuestas al medio acuoso de ambos lados de la membrana

localizadas en el exterior de la bicapaunidas a la bicapa con una o más uniones covalentes con grupos de lípidos

unidas indirectamente a la bicapamediante interacciones con otras proteínas de membrana

ProteínasProteínas integrales integrales de membrana de membranaProteínas Proteínas periféricasperiféricas de membrana de membrana

Estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular. Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y captura de mensajes químicos del medio y transducción de señales químicas, que desencadenan respuestas intracelulares.Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Encargadas de permitir y regular el paso de sustancias a través de la membranaEstas a su vez pueden ser: Enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales. Son aceleradores de reacciones químicasProteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.

Función de las Proteínas de MembranaFunción de las Proteínas de Membrana

Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las glucoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica de la membrana plasmática formando una estructura llamada glicocálix

Glúcidos de MembranaGlúcidos de Membrana

Funciones de los Glúcidos de Funciones de los Glúcidos de membranamembrana

• Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores.

• Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas..

• Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido extracelular.

• Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno.

ASIMETRIA DE MEMBRANA

Hacia medio extracelular: mayor concentración de fosfatidilcolina y esfingomielina

Hacia el medio intracelular: fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y fosfatidilinositol

Esta asimetria se mantiene gracias a la NO traslocación de las proteínas periféricas

Mecanismos de Transporte de

Membrana

1.Transporte Pasivo• No requiere el consumo de

energía (ATP).• 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 simpleDifusión simple– ÓsmosisÓsmosis– Difusión facilitadaDifusión facilitada

EQUILIBRIOMoléculas de colorante Membrana

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.

• 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.

Citoplasma

Exterior de la Célula

O2

CO2 CO2

O2 O2

CO2

Mayor concentración

Mayor concentración

Menor concentración

Menor concentración

OsmosisOsmosis

• En la osmosis, el agua viaja desde un área de baja concentración de soluto a un área de alta concentración del soluto

Soluciónhipotónica

Molécula de soluto

Solución hipotónica

Solución hipertónica

Membrana selectivapermeable

Solución hipertónica

Membranaselectivapermeable

FLUJO DE AGUA

Moléc de soluto con moléculas de agua

Moléculas 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

SOLUCIONISOTONICA

SOLUCIONHIPOTONICA

SOLUCIONHIPERTONICA

(1) Normal

(4) Flacida

(2) Lisada

(5) Turgente

(3) Plasmolizada

(6) Plasmolizada

CELULAANIMAL

CELULAVEGETAL

• Algunas moléculas por su tamaño o carga no difunden libremente a través de la membrana.

• Utilizan canales formados por proteínas de membrana (porinas) para moverse hacia adentro y afuera de la célula.

• Estos canales son usados para la glucosa y para iones pequeños y con carga tales como KK++, Na, Na++, Cl, Cl--.

Difusión FacilitadaDifusión Facilitada

• 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.

2. Transporte Activo2. Transporte Activo

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.

• 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 y EndocitosisExocitosis y Endocitosis

ExocitosisExocitosis• Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana,

se fusiona con la membrana y el contenido se vacía fuera se fusiona con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula.de la célula.

Fluido celular externo

Citoplasma

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.

Citoplasma

Líquido intersticial

Vesícula

Membrana Plasmática

Tipos de Endocitosis: Tipos de Endocitosis: FagocitosisFagocitosis

• 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.

Pseudópodo

Alimento a ser ingerido

FAGOCITOSIS

Tipos de Endocitosis: Tipos de Endocitosis: 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 celularPINOCITOSIS

Tipos de Endocitosis: Tipos de Endocitosis: mediada por receptormediada 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.

Material unido a las proteínas receptoras

ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES

Membrana celular

CAVIDAD

citoplasma

Repaso

Muchas gracias