Tema 3 membrana plasmatica estructura, funcion 2017

La membrana citoplasmática tiene estructura lipoproteíca.

1. Dra. Mariana Lagadari

2. La membrana plasmática es esencial para la vida celular.
No solo define los limites de la célula sino también permite
que la célula exista como una entidad diferente de su entorno.
La membrana puede variar su forma permitiendo movimientos y desplazamientos de la
célula
La membrana plasmática

3. •Compartimentalización: La membrana rodea todo
el contenido de la célula, quedando aislado del
medio.
•Barrera selectivamente permeable : La
membrana impide el libre intercambio de materiales
pero al mismo tiempo brinda el medio para comunicar
un lado con el otro

4. •Transporte: la membrana regula el intercambio de
materia entre el interior celular y su ambiente
externo. Son mecanismos que por ejemplo
garantizan la nutrición celular.
•Reconocimiento y comunicación : la membrana
esta preparada para responder a señales externas.
Moléculas situadas en su parte externa
actúan como receptores y señalizadores.
Diferentes células poseen diferentes tipos de
receptores de manera de responder a
diferentes ligandos.

5. •Interacción celular
Media las interacciones entre las células
Permite a las células reconocerse entre sí
Permite a las célula adherirse
Permite a las célula intercambiar material e
información cuando es apropiado.

6. La estructura de la membrana plasmática
es igual en todas las células y en todos las
organelas citoplasmáticas.

7. El núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos están
rodeados por dobles membranas con un espacio
intermembrana que las separa.

8. Componentes de la membrana
plasmática

9. Técnicas especializadas como la difracción de rayos X
permiten revelar los detalles de su organización.
Membranas celulares de neuronas opuestas

10. Membrana plasmática
Raven

12. Fosfolípidos
Glucolípidos
Colesterol
Barrera
semipermeable
Integrales o periféricas Glucolípidos
Glucoproteínas
Transporte
comunicación Cubierta celular
“Glucocalix”

13. Bicapa lipídica
Capa bimolecular formada fundamentalmente por fosfolípidos.
Fluido extracelular
citosol
7-9 nm
Base estructural de las membranas celulares

14. Propiedades importantes:
1.Interior hidrofóbico
Barrera impermeable. Previene la difusión de solutos
hidrofílicos a través de la membrana.
Función modulada por la presencia de proteínas que median
el transporte de moléculas especificas.
2. Estabilidad
La bicapa lipídica es mantenida por fuerzas hidrofóbicas e
interacciones de van der Waals entre las cadenas lipídicas.
Ante condiciones extremas de pH, T° y fuerza iónica, la
bicapa mantiene su estructura característica.

15. Lípidos: 3 clases
Todos anfipáticos pero difieren en su estructura
química, cantidad y funciones dentro de la
membrana.
● Fosfolípidos
● Glucolípidos
● Colesterol

16. Fosfolípidos
Derivados del Glicerol 3-fosfato. Ej: Fosfatidilcolina

Micelas: estructura esférica con las colas de los
fosfolípidos (no polares) hacia adentro y, las cabezas
(polares) hacia fuera de la estructura, en contacto con
el medio acuoso.
Bicapa: dos capas de fosfolípidos con las cabezas
hacia afuera, en contacto con el medio acuoso, y las
colas hacia el medio de la bicapa. Se cierra sobre sí
misma y delimita un espacio interno. 
Esta forma se llama mosaico.

17. Glucopílidos (2-10% de lípidos en membrana)
Con sustituciones de azucares: Cabeza polar
Ejemplos mas comunes:
CEREBROSIDO (azúcar simple) y GANGLIÓSIDO (oligosacárido)

18. Colesterol
Abundante en células de mamíferos.
Ausente en procariotas.
Factor determinante de la fluidez de la
membrana biológica
Las células vegetales: esteroides propios
de plantas: fitoesteroles

19. Proteínas de membrana
Las proteínas asociadas a una membrana en
particular, le confieren su actividad distintiva.

20. •Proteínas Integrales (o transmembrana)
•Proteínas periféricas
•Proteínas unidas a lípidos

21. Proteínas con orientación definida debido al entorno
Asociación de proteínas a la bicapa lipídica
Dominios dentro de la membrana,
mueven moleculas hacia afuera y
hacia adentro de la célula
Dominios citoplasmáticos
presentan funciones como
anclado del citoesqueleto,
disparar cascadas señales
Dominios extracelulares. Gralmente unen otras moléculas
como proteínas señal, iones, pequeños metabolitos
(glucosa) y moléculas de adhesión.

22. •Proteínas Integrales
Constan de 3 dominios:
Dominio citosólico (COOH) y dominio extracelular (NH2)
superficies exteriores hidrofilicas que interactúan con la solución
acuosa.
Dominio transmembrana contiene aa hidrofóbicos que
interaccionan con las colas de los fosfolípidos. Estos dominios
consiste en 1 o mas hélices que atraviesan la membrana (pasos
transmembrana)

23. •Proteínas Periféricas
En la cara citoplasmática
o externa de la membrana plasmática
Generalmente se unen a la membrana indirectamente a través
de interacciones con la cabeza polar de lípidos o con proteínas
integrales.
Orientadas al citoplasma → tienen funciones de enzimas, de
transductores de señales o son proteínas estructurales que
estabilizan la membrana.
Ej. los filamentos del citoesqueleto estan asociados a través de
una o mas proteínas perifericas adaptadoras

24. •Proteínas ancladas a lípidos
Están unidas covalentemente a una o mas moléculas lipídicas.
La proteína por si misma no entra en la bicapa.
En la cara citoplasmática o externa de la
membrana plasmática.
La cola hidrocarbonada de lípido unido se
encuentra embebido en la membrana de
manera que la ancla .

25. Glucocalix
Conjunto de cadenas
de oligosacáridos
que aparecen en la
cara externa de la
membrana celular.

26. •Participa en la adhesión de tejidos y recepción de antígenos
específicos para cada célula.
•Protege a las células de lesiones.
•Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo
desplazamiento de células en movimiento.
•Interviene en fenómenos de reconocimiento celular: Fecundación,
células a parasitar de virus y bacterias

27. Si bien la composición lipídica de la
membrana determina las características
físicas de esta, la contribución de las
proteínas es responsable de las propiedades
funcionales de la membrana.

28. Asimetría: funcionalmente importante
Las superficies exterior e interior de la membrana difieren en su
composición
La mayor diferencia radica en la presencia de glúcidos
en la superficie externa
La proporción de lípidos y proteínas varia según el tipo de
membrana celular (plasmática, del RE, complejo de Golgi) el tipo
de organismo (procariota, vegetal, animal) y del tipo de célula
(muscular, hepática).
Estas diferencias tienen que ver con la funcionalidad de las
distintas membranas.

29. Ej: la vaina de mielina, un aislante
eléctrico que envuelve a la neurona: una
gruesa capa de lípidos (alta resistencia
eléctrica) y mínimo contenido de
proteínas.
La membrana flexible de los eritrocitos les
permite escurrirse por los delgados capilares
sanguíneos
Caracterizados por la deformabilidad celular y la
permeabilidad selectiva de su membrana. Al
envejecer la célula, la membrana se hace rígida,
permeable y el eritrocito es destruido en el bazo

30. Modelo mosaico fluido
Singer and Nicolson, 1972
La membrana plasmática es un mosaico fluido,
semipermeable y asimétrico
•Lípidos y proteínas pueden desplazarse por la bicapa
•Proteínas embebidas en la red de fosfolípidos
•Membranas asimétricas
Considera a la membrana como estructura dinámica
cuyos componentes son móviles con capacidad para
reunirse y participar de interacciones transitorias de
diferentes tipos.

31. Los lípidos se presentan en estado “liquido” capaces de girar y
desplazarse libremente
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flasha
nimat/lipids/membrane%20fluidity.swf
►

32. El grado de fluidez de la bicapa lipídica
depende de la composición lipídica, la
estructura de las colas de los
fosfolípidos hidrofóbicos y de la
temperatura

33. Factores que afectan la fluidez
1.La relación entre las cadenas de ácidos grasos
saturadas e insaturadas influyen de manera decisiva
en la fluidez de la membrana.
Largo y grado de saturación

34. 2.Cantidad de colesterol presente
↑Colesterol ↓ fluidez
Aumenta la rigidez
Colesterol Agrega orden
Previene congelamiento
Las moléculas de colesterol se intercalan en la
bicapa. Los anillos esteroideos interaccionan con las
colas hidrocarbonadas de los fosfolipidos tendiendo
a inmobilizarlos, y de esta manera disminuye la
fluidez.
Cómo?

35. Microscopia electrónica de
Criofractura y Criograbado
Proporcionan visión del exterior e interior celular.

36. Criofractura
Las células se congelan en un bloque
de hielo que a continuación se rompe
con una cuchilla. La fractura deja al
descubierto estructuras internas.
Criograbado
se pulveriza carbón sobre el
espécimen, aún congelado y se
obtiene un réplica criograbado que se
utiliza para su observación al MET.

37. Funciones de las proteínas de la membrana
plasmática
Transporte Enzima Receptores de superficie
Marcador de superficie celular Adhesión célula-célula Adhesión al citoesqueleto

38. Función de la membrana
Transporte

39. Intercambio de sustancias entre el interior
celular y el exterior a través de la membrana
plasmática se conoce como
transporte celular
Este mecanismo le permite a la célula:
expulsar de su interior los desechos del metabolismo.
movilizar sustancias que sintetiza.
incorporar nutrientes disueltos en el agua.

40. Permeabilidad de la
membrana
Existe un control de intercambio que permite
proteger la integridad de cada célula, mantener
las estrictas condiciones de pH y las
concentraciones iónicas que permiten el
desarrollo de sus procesos metabólicos y la
coordinación de sus actividades.

41. La membrana plasmática es muy permeable al agua pero poco
permeable a sales y pequeñas moléculas como azucares y
aminoácidos.
La permeabilidad de una membrana depende de las
propiedades físicas y químicas que resultan de su
estructura y también de las propiedades físicas y
químicas de las sustancias que interactuaran con la
membrana
Semipermeable o permeabilidad selectiva

42. Permeabilidad al agua
Las moléculas de agua se mueven a través de la membrana
semipermeable desde una región de menor concentración de
solutos hacia otra de mayor concentración con tendencia a
igualar la concentración de solutos.
ÓsmosisÓsmosis
En condiciones normales, in vivo, canales iónicos en la
membrana plasmatica controlan el movimiento de iones hacia
afuera y hacia adentro de la célula, de modo que no hay
movimiento neto de agua y se mantiene el volumen celular.

44. Ósmosis
Difusión del agua a través de una membrana que separa
soluciones de diferente concentración.
Mayor potencial hídrico
Menor concentración de soluto
Hipotónica
Menos potencial osmótico
Menor potencial hídrico
Mayor concentración de soluto
Hipertónica
Mayor potencial osmótico
EL AGUA SE MUEVE A TRAVES DE UNA MEMBRANA SEMIPERMEABLE

45. Efecto de la ósmosis en las células
Hipertonica HipotonicaIsotonica
Efecto de la concentración iónica externa en el movimiento de agua a
través de la membrana plasmática

46. Acuaporinas (AQPs)
Proteínas de las membranas de
las células que son capaces
de transportar moléculas de agua.
Pueden activarse o desactivarse
por diferentes mecanismos de
regulación

47. Turgencia
Perdida de turgencia
La vacuola central es
hipertónica con respecto
al medio, por lo tanto
gana agua. La expansión
de la célula vegetal
madura es contenida por
la pared que ya no crece.

48. La pared celular protege a las células ante
condiciones hipotónicas o hipertónicas.
Es así que, las células rodeadas por una pared
pueden crecer en medios con fuerzas osmóticas
mucho menores a la de su citoplasma.
Bacterias, hongos y plantas

50. Pasivo

51. Proceso espontaneo mediante el cual
una sustancia se desplaza a favor de
gradiente.
Ej: O
2
, CO
2
(liposolubles)
Transporte pasivo: Difusión simple

52. Por proteínas canal
Transporte pasivo mediado por proteínas: Difusión
facilitada
•Proteína canal que permite el paso de moléculas polares o
iones.
•Son canales selectivos: solo permiten el paso de un
determinado ion.
•Son bidireccionales, el flujo neto del ion depende del gradiente
electroquímico.
•Son insaturables

53. Por Proteína carrier
Las moléculas grandes e hidrofilicas se une a la proteína y se
trasporta a través de la membrana. Ej: glucosa, aminoácidos
Al unirse el soluto a ser transportado, la proteína carrier cambia de
conformación permitiendo la transferencia del soluto a través de la
membrana.
La dirección de transporte esta determinada por el gradiente
Es saturable.
Transporte pasivo mediado por proteínas: Difusión
facilitada

55. Las proteínas carrier se clasifican de acuerdo al tipo de molécula
que transportan y en que sentido lo hacen:
UNIPORT: 1 soluto en un mismo sentido
CO-TRANSPORTE : 2 tipos de moléculas
simporte: en la misma dirección
antiporte: en direcciones opuestas

58. Activo

59. Transporte activo mediado por proteínas
Proteínas carrier
La Proteína carrier utiliza
energía para mover iones o
moléculas en contra de su
gradiente electroquímico.

60. Transporte acoplado
Una molécula es transportada a través de la membrana en contra de su
gradiente por el co-transporte de iones sodio o protones.
Este transporte puede ser simporte o antiporte: el co-transporte puede
darse en la misma dirección o en direcciones opuestas.
Transporte activo mediado por proteínas

61. Co-transporte Glucosa Na
+
Transporte unidireccional de
glucosa dirigido por Na
Co-transporte
Proteína transportadora que
permite la difusión facilitada de
glucosa
Transportadores de glucosa que se encuentran en la mucosa del intestino
delgado (SGLT1) y en las células del túbulo proximal de las nefronas en el riñón.

62. Bomba Na
+
/K
+
: bomba electrógena
Requiere Energía que es aportada por ATP-Actividad ATPasa
Bombea activamente Na
+
hacia el exterior y K
+
hacia el interior en
contra de sus gradientes electroquímicos.
Mantiene el gradiente de solutos y la polaridad eléctrica de la
membrana (escaso sodio y abundante potasio intracelulares)
Mantiene el equilibrio osmótico bombeando Na
+
al exterior.

63. 1 ATP: 3Na
+
: 2K
+
Potencial eléctrico, interior negativo
Na
+
vuelve a entrar a favor de gradiente electroquímico y este impulsa el
transporte de moléculas como glucosa, azúcares, aa.
Dado que:
Medio extracelular contiene ↑ concentración iones inorgánicos( Na
+
y Cl
-
) y el
interior celular contiene ↑ concentración de solutos (moléculas orgánicas),

64. Bombas Iónicas

65. Concentraciones iónicas intra y extracelulares
Casi todas las membranas plasmáticas tienen una diferencia de
potencial eléctrico -el potencial de membrana- en el que el
lado interno de la membrana es negativo respecto al lado externo

66. Uniendo los conceptos…
https://www.blendspace.com/lessons/cH3AHC-8gfy9EQ/transporte-celular

67. Los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de
iones, y por tanto el gradiente electroquímico a través de la
membrana de toda célula viva.
Están involucrados en procesos como: la excitación del nervio y del
músculo, la secreción de hormonas y neurotransmisores, el control
del equilibrio hídrico y electrolítico, la regulación de la presión
sanguínea.
Paso de Iones a través de la membrana
Reconocen y seleccionan los iones (pueden ser selectivamente
permeables a uno o varios iones

68. Actúan como compuertas que se abren o se cierran en
función de los estímulos externos:
•Canales regulados por ligandos
•Canales mecanosensibles
•Canales regulados por voltaje
•Canal de Na+
•Canal de K+
•Canal de Ca++
•Canal de Cl-

69. Canales Iónicos regulados
Se abren en forma transitoria en respuesta a cambio de
potencial de membrana, canales regulados por voltaje,
o por la unión de un neurotransmisor, canales regulados
por señal extracelular.
Las células nerviosas se han especializado en la
utilización de canales iónicos para recibir, conducir y
transmitir señales

70.  El canal se abre ante la diferencia de potencial trasmembrana,
y es selectivo para cierto tipo de iones debido a que el poro está
polarizado y tiene un tamaño similar al del ion.

71. El impulso nervioso y transporte a
través de la membrana de una célula
nerviosa

72. Potencial de membrana
Diferencia de voltaje a través de una membrana debido a un pequeño exceso
de iones positivos de un lado y de iones negativos del otro.
Potencial de membrana plasmática -60mV

74. Células nerviosas
Canales de K
+
/Na
+
permanentemente abiertos
Canales de K
+/
Na
+
regulados por voltaje
Son responsables de la generación de potenciales de
acción (impulso nervioso) de las neuronas.
Bomba de Na
+
/K
+
Excitación rápida, transitoria y autopropagante de la
membrana plasmática de una neurona. Los potenciales de
acción o impulso nervioso permiten la señalización a largas
distancias.

75. El interior de la membrana está cargado- con respecto al exterior.
Esta diferencia de voltaje, la diferencia de potencial es el potencial de
reposo de la membrana.
Cuando el axón es estimulado, el interior se carga + con relación al exterior.
Esta inversión de la polaridad se denomina potencial de acción.

79. El impulso nervioso viaja solo en una dirección porque el segmento de “atrás” tiene
un periodo refractario luego de repolarizarse

80. Mecanismo de transporte a
través de la membrana celular
mediado por vesículas
(transporte en masas)

82. Endocitosis: Fagocitosis
Ejemplo: bacteria
Membrana plasmática
citoplasma
núcleo
Fagosom
a

85. Ejemplo: células nodrizas alimentan al ovulo
Endocitosis: Pinocitosis
Membrana plasmática
citoplasma
núcleo

86. Endocitosis mediada por Receptor
Ejemplo: colesterol, LDL
Cambio en conformación del R de LDL: Altos niveles colesterol en sangre
No recubrimiento con clatrina: no hay incorporaciónrewa de LDL
Clatrina
Receptor
especifico

88. Exocitosis
Producto
secretado
citoplasma
Vesícula
secretoria
Membrana
plasmática
Ejemplo: Secreción de hormonas, neurotransmisores,
enzimas digestivas. En plantas → pared celular.

89. Matriz extracelular

90. Intrincada red macromolecular: mezcla de
proteínas secretadas y polisacáridos donde las
células se encuentran embebidas

91. •Rellena los espacios entre las células y une las
células y tejidos entre si.
•Importancia en la morfología y actividades celulares
•Organiza las células en tejidos y coordina las
funciones celulares activando cascadas de señales
que controlan el crecimiento celular, proliferación y la
expresión génica.
Matriz extracelular: funciones

92. Matriz extracelular: componentes
Proteinas formadoras de fibras intercaladas en el interior de un
gel hidratado compuesto por una red de glucosaminglucanos
(GAGs)
Glicosaminoglicanos o GAGs
grupo de largas cadenas de polisacáridos de carga negativa que se
unen covalentemente a una proteína →peptidoglicanos
Proteínas estructurales: Colágeno y Elastina
Proteínas adhesivas: fibronectina y laminina
Proteínas de adhesión que unen componentes de la matriz tanto
entre si como a las células adyacentes

96. La pared celular de las células eucariotas (plantas, hongos,
algas) es estructuralmente diferente de la de las paredes
celulares procarióticas.
Procariotas
Contienen polisacáridos y polímeros complejos conocidos como
peptidoglicanos, formados a partir de aminoácidos y azúcares.
Vegetales:
Esta compuesta principalmente por celulosa. Determina la
forma final de la célula.
Pared primaria y Pared secundaria (en células maduras,
contiene lignina)
Procariotas
Vegetales

97. Mapas conceptuales

101. Animaciones de los tipos de transportes:
http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/memb/mueve.html
http://www.stolaf.edu/people/giannini/biological%20anamations.html
Links de interes:

102. Bibliografía
•Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y
Walter, P. Introducción a la Biología Celular. Traducción al
español de la 3 ed - Omega, Barcelona.
•Curtis H., Barnes S., Schnek A., Flores G. Biología. 6 ed. Editorial
Panamericana
•Karp G. Biologia Celular y Molecular. McGraw-Hill
Interamericana, 1996.
•Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser C.A, Krieger M, Scott
M.P, Zipursky L, Darnell J. Molecular cell biology. 5th Ed.