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MEMBRANAS
BIOLÓGICAS

Muchas estructuras de
la célula están formadas
por membranas.
Las membranas
biológicas: láminas
fluidas que separan y a la
vez ponen en
comunicación diferentes
compartimentos
(interior) y a la propia
célula con el exterior.
mp= membrana plasmática
en= envoltura nuclear
m= mitocondria
x20.000

Retículo endoplasmático: complejo sistema de membranas

Mitocondria y R.E.G: estructuras constituidas por membranas

Estructura de las membranas biológicas: muy parecida. Las
diferencias se establecen a nivel funcional, que va a depender a su vez
de la composición de las mismas.
Este tipo de membranas “MEMBRANA UNITARIA”
Al microscopio electrónico
se observa una delgada
lámina de unos 75Å-100Å
de espesor formada por
dos bandas oscuras (parte
hidrófila) y una clara
(parte hidrófoba)

ESTRUCTURAS Y ORGÁNULOS FORMADOS
Membrana
plasmática
Peroxisomas
Plastos
POR MEMBRANAS UNITARIAS
Aparato de
Golgi
Envoltura
nuclear
Mitocondrias
Lisosomas
Vacuolas
Retículo
endoplasmático

COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS
BIOLÓGICAS
Fosfolípidos: carácter anfipático
bicapas
Colesterol : molécula anfipática
Proteínas: Muchas son glicoproteínas y
lipoproteínas. Se encuentran inmersas en
la bicapa. Realizan funciones específicas

Estructura básica de
las membranas: la
bicapa de fosfolípidos
Fosfolípidos

La parte polar (h) del lípido
anfipático se dispone
hacia el medio acuoso y la
apolar (I) hacia el interior
de la membrana

PROPIEDADES DE LA BICAPA
AUTOSELLADO: Tienden a cerrarse sobre
sí mismas. Es posible la escisión y fusión.
FLUIDEZ: Los fosfolípidos se mueven
libremente (las cadenas hidrocarbonadas
son ) Tipos de movimiento:
Difusión lateral
Rotación
Flip-Flop (rara vez)

TEMPERATURA: A + Tº + fluidez
GRADO DE FLUIDEZ
COMPOSICIÓN DE AC. GRASOS
A + Ac.grasos insaturados de
cadena corta + fluidez
COLESTEROL: Estabiliza la
membrana (menor fluidez)
IMPORTANCIA DE LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA:
organismos ectotermos: Tª corporal variable por lo que deben cambiar
la composición de ac. grasos de las membranas para mantener su
fluidez.
Colesterol a bajas Tª: evita un descenso brusco de la fluidez de la
12
membrana.

• IMPERMEABLES a la mayoría de las moléculas
polares.
Pasan fácilmente:
• Moléculas no polares: O 2 , benceno, CO 2 , N 2
• Moléculas polares sin carga: H 2 O, glicerol
La bicapa: barrera que permite que las células
retengan la mayor parte de su contenido
hidrosoluble e impide la entrada de sustancias

Representación
t ridimensional
de una bicapa
lipídica

ESTRUCTURA EN MOSAICO DE LAS
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Bicapa de fosfolípidos en la cual se incrustan
las proteínas (globulares)
Proteínas: (funciones específicas). Según su
afinidad por los lípidos
–Integrales ó intrínsecas: los dominios
hidrófobos inmersos en la bicapa. Si la
atraviesan entera se llaman proteínas
transmembranosas
–Extrínsecas o periféricas: Se encuentran a
uno u otro lado de la membrana

MODELOS DE MEMBRANA CELULAR

CARACTERÍSTICAS DE LAS
MEMBRANAS
• FLUIDEZ: La bicapa se comporta como un fluido
y las proteínas se mueven mediante difusión
lateral
• ASIMETRÍA: Se debe:
–Presencia de proteínas distintas en ambas
caras ( distribución de cargas diferente)
–Presencia en la cara externa del glucocalix:
oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos que
actúan como receptores de superficie

FUNCIONES
Regulan la entrada y salida de sustancias:
permeabilidad selectiva
Comunicaciones biológicas: intra e
intercelulares
Mantienen la presión osmótica
Delimitan compartimentos celulares
Relacionadas con procesos de captación y
secreción de partículas grandes: Endocitosis
y Exocitosis

MEMBRANA PLASMÁTICA

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA
PLASMÁTICA
Fina membrana de unos 100 Å de espesor
Membrana unitaria: dos bandas oscuras
y una clara entre ambas
En la cara externa: revestimiento fibroso
Observable al microscopio electrónico

Si la aumentamos
un millón de veces,
mediría 1 cm
Revestimiento
fibroso

ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO
Propuesto por Singer & Nicholson
Bicapa lipídica, en la cual se incrustan las
proteínas que se mueven libremente como
los icebergs que flotan en el mar
El revestimiento fibroso
Glucocalix ( cadenas de oligosacáridos)
(((((((

MODELO MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA
PLASMÁTICA
INVAGINACIONES:
Replieges de la
membrana plasmática
hacia el interior celular
células renales

Células epiteliales del intestino
MICROVELLOSIDADES:
prolongaciones
membranosas
digitiformes

UNIONES INTERCELULARES: aseguran el
contacto entre dos células vecinas.
UNIONES
HERMÉTICAS: sellan las
membranas de las células.
Impiden el paso de las
moléculas
UNIONES TIPO GAP:
canales intercelulares que permiten el paso de iones y
pequeñas moléculas
DESMOSOMA (unión
de adherencia): el
hiloplasma forma a ambos
lados unas placas densas en las
que convergen tonofilamentos,
que presionan las placas, de
manera que los glucocalix
se aproximan

D= Desmosoma

Unión gap
Unión tipo GAP

Unión hermética u ocludens
Unión hermética

Glucocáliz
• Células animales.
• Conjunto de
oligosacáridos que
sobresalen de la
cara externa de
la membrana.
• Mucoproteínas y
mucopolisacáridos
con propiedades
adhesivas
• Funciones:
– Reconocimiento celular
– Responsables de los rechazos a los
trasplantes (actúan como antígenos)
– Lugar donde se anclan bacterias,
virus, toxinas,…

GLUCOCÁLIZ

FUNCIONES DE LA MEMBRANA
PLASMÁTICA
✓Controla los intercambios: barrera
selectiva (permeabilidad selectiva).
“escoge” lo que entra y sale.
✓Reconocimiento celular: proporciona un
documento de identidad (HLC ó antígenos de
histocompatibilidad). Distingue lo ajeno de
lo propio.
✓Comunicación intercelular: recepción de
señales. Mediada por un mensajero químico
que activa enzimas, genes,...

✓ Mantiene la presión osmótica entre el
exterior e interior de la célula.
✓División celular: está implicada en el
desarrollo y control del proceso.
✓Responsable del gradiente electroquímico
( exterior + e interior - ).
✓Interviene en procesos de Endocitosis y
exocitosis.

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A
TRAVÉS DE LA MEMBRANA
La célula necesita sustancias para su metabolismo y a la
vez produce desechos que debe eliminar
Transporte continuo en ambos sentidos
Según la dirección y el tipo de sustancias:
INGESTIÓN: entrada de sustancias necesarias
para la célula
EXCRECIÓN:salida de productos de desecho
SECRECIÓN: salida de sustancias destinadas a la
exportación

TRANSPORTE DE PEQUEÑAS MOLÉCULAS
ØTransporte pasivo: A favor de un gradiente
de concentración o electroquímico. No
necesita energía (ATP)
✴Difusión simple a través de la bicapa
✴Difusión simple a través de canales
✴Difusión facilitada
ØTransporte activo: en contra de gradiente
de concentración ó electroquímico. Requiere
energía (ATP)

DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE LA BICAPA
✴Sustancias lipídicas.
Hormonas esteroides,
fármacos liposolubles,
anestésicos (éter)
✴Sustancias apolares:
O 2 , N 2
✴Moléculas polares
pequeñas: H 2 O, CO 2 ,
etanol, glicerina,urea
Las moléculas se
abren paso entre la bicapa
lipídica

DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE CANALES
✴ Se
transportan:
iones sodio,
potasio, cloro,...
Por voltaje
Se realiza a través de
canales (PROTEÍNAS
TRANSMEMBRANOSAS).
Los canales están regulados por
ligandos o voltaje
Por unión de
un ligando
Por estrés

Se requieren
proteínas
transportadoras
(PERMEASAS)
DIFUSIÓN FACILITADA
Las
permeasas cambian de
conformación (proceso reversible).
Es selectivo: la proteína se une
específicamente a una
molécula
✴Moléculas polares: glucosa,
aminoácidos, monosacáridos,..

Bomba
Na+-K+
La ATPasa por cada ATP
que hidroliza bombea
hacia el exterior
3 Na+ y 2 K+ al interior.
Generando una
diferencia de potencial a
ambos lados de la
membrana (exterior + e
interior -) es el PR
(potencial de membrana)
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Las células gastan
más del 30% del ATP
que producen.

Las
Bombas Na+-K+
son importantes
✓Controlan el volumen celular y mantienen el balance
osmótico
✓Permiten que las neuronas y células musculares sean
excitables eléctricamente
✓Impulsan el transporte activo de glucosa, aminoácidos,...
en contra de gradiente TRANSPORTE SECUNDARIO

Bomba
de Ca++
48

Bomba
de Ca++
✓Las neuronas utilizan el ATP para bombear Ca++
hacia el exterior.
✓En las células musculares se bombea Ca++
desde el citoplasma al interior del RE Sarcoplásmico
48

Bomba
de Ca++
48

Bomba
de Ca++
48

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO O
COTRANSPORTE
Transporte de glucosa
acoplado al paso de Na
+, en el mismo sentido.
La bomba ATPasa
mantiene un gradiente
electroquímico, que es
aprovechado para
impulsar el transporte
activo de glucosa o
aminoácidos en contra
de sus gradientes.

TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS
Las grandes moléculas entran y salen
envueltas en una membrana. Puede ser:
Endocitosis
Fagocitosis
Pinocitosis
Exocitosis
Transcitosis

ENDOCITOSIS
Captura de sustancias e xt racelulare s
mediante la invaginación de la membrana
que posteriormente se estrangula y forma
una vesícula intracelular. Esta se fusiona
con un lisosoma para que el material
ingerido se a degradado y u t ilizado
posteriormente por la célula

FAGOCITOSIS
Ingestión de partículas sólidas (bacterias,
restos de células,…)
Vacuola fagocítica
PINOCITOSIS
Ingestión de sustancias disueltas
Vacuola pinocítica

PINOCITOSIS
Revestimiento
de clatrina
FAGOCITOSIS

Amebas fagocitando

Endocitosis mediada por un receptor dependiente de
vesículas revestidas de clatrina .Es propia de
macrófagos. Macromoléculas importantes para el
organismo proteínas, colesterol,hormonas como la
insulina,…
Endosoma

Endocitosis
Finalidad
La nutrición en los organismos unicelulares
En los pluricelulares ciertas células ingieren y
destruyen agentes invasores, también se
eliminan células muertas.
v
Importante en el transporte intracelular.

EXOCITOSIS
Salida de sustancias de la célula mediante fusión
de vesículas intracelulares con la membrana
plasmática.
Excreción: Se eliminan productos tóxicos o de
desecho
Secreción: se liberan di versas sustancias
( hormonas, componentes del glucocalix, enzimas
digestivas,…)
Se renueva la membrana plasmática
Se secre ta la matriz e xtracelular (tejido
conectivo)

EXOCITOSIS

TRANSCITOSIS
Es el conjunto de fenómenos que permiten
a una sustancia atravesar todo el
citoplasma celular, desde un polo al otro de
la célula
Implica endo y exocitosis
Propio de las células endoteliales de los
capilares sanguíneos: transporte de
sustancias desde la sangre a los tejidos y
viceversa

TRANSCITOSIS

RECEPCIÓN Y TRANSDUCCIÓN DE
SEÑALES (Comunicación celular)
65

• ++

MATRIZ EXTRACELULAR

§Formada por un conjunto de moléculas

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
Hidrofílicas.
§Cara externa
Resistentes
de la membrana plasmática de
a la compresión
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
Hidrofílicas.
§Cara externa
Resistentes
de la membrana plasmática de
a la compresión
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…
Refuerzan la matriz.
Resistencia a estiramientos

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
Hidrofílicas. Resistentes
a la compresión
§Cara externa de la membrana plasmática de
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…
Refuerzan la matriz.
Resistencia a estiramientos
Proporcionan
elasticidad

§Formada por un conjunto de moléculas
sintetizadas y secretadas por la propia
célula.
Responsables de la
adherencia celular
Hidrofílicas.
§Cara externa
Resistentes
de la membrana plasmática de
a la compresión
algunos tejidos de vertebrados
§Es una especie de cemento biológico que Proporcionan
elasticidad
puede dar lugar a estructuras muy especializadas
en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,…
Refuerzan la matriz.
Resistencia a estiramientos

§Estructura gelatinosa hidratada:
üProteoglucanos
üFibras proteicas
•De colágeno
•De elastina
üGlucoproteínas estructurales
Laminina
Fibronectina

FUNCIONES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR
Mantener unidas las células del mismo
tejido ( resistencia y elasticidad)
Vía de comunicación
Crecimiento y diferenciación celular

PARED CELULAR VEGETAL

COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA
Proporciona consistencia y
rigidez.
Resiste cambios de presión
osmótica.
Formada por microfibrillas de
celulosa inmersas en una matriz
o c e me n t o ( h e m i c e l u l o s a ,
pectinas, agua, sales,...).
Se puede impregnar de otras
sustancias (lignina, suberina,
ceras, cutina,...

Cada microfibrilla: 2000 cadenas de celulosa

La pared celular presenta: lámina media, pared
primaria y pared secundaria

Pared secundaria: se forma al final, cuando la célula
está madura. Rica en microfibrillas y poca matriz
(25%-35% de agua)
Lámina media: se forma
al final de la mitosis. Es
la más externa y es
común a células vecinas.
rica en sustancias
pécticas de aspecto
gelatinoso
Pared primaria: rica
en sustancias
cementantes y pocas
microfibrillas.
Pared secundaria
Lámina
media
Pared primaria Pared primaria

Pared secundaria
x3000

ESPECIALIZACIONES DE LA PARED
PUNTEADURAS: formadas por lámina media y pared
primaria

PLASMODESMOS: conductos citoplasmáticos muy finos
que comunican células vecinas

FUNCIONES DE LA PARED CELULAR
ØDar forma y protección a la célula
ØUnir células entre si
Dar forma y protección a la célula
ØLes permite vivir en medios hipotónicos
Unir células entre si
ØEs responsable del porte erecto de las
plantas
Les permite vivir en medios hipotónicos
Es responsable del porte erecto de las
ØBarrera para el paso de agentes y
sustancias plantas patógenas
Barrera para el paso de agentes y
sustancias patógenas