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MEMBRANAS BIOLOGICAS Y
TRANSPORTE DE SOLUTOS
LA MEMBRANA
PLASMATICA
Microfotografía electrónica de
transmisión que muestra dos
células adyacentes de páncreas
con una magnificación de
X43.000. El inserto es una
magnificación más alta
(X216.000 que muestra dos
capas densas con una capa
intermedia menos densa
El cuerpo humano está formado por
miles de millones de células, cada una de
ellas con una función distinta…
…y cada una de ellas rodeada por una
membrana plasmática que separa el
contenido intracelular del entorno
extracelular
La composición química del
interior de la célula es bien
distinta de la del exterior
Esta observación no solamente es
válida para el paramecium que nada
libremente en las charcas de agua
dulce sino que también para una
neurona que vive en un ambiente
densamente poblado
Richard H Foster
Fisiología & Biofísica
Sin embargo la función de la
membrana plasmática no termina ahí
Están presentes en ella una gran
variedad de proteínas, poros y
sistemas de transporte que
determinan la naturaleza de todas las
comunicaciones entre interior y
exterior, tales como
Transporte selectivo de moléculas hacia dentro
y fuera de la célula
Comunicación intercelular por medio de
neurotransmisores y receptores hormonales y
de los mensajeros intracelulares
Actividad enzimática
Reconocimiento celular por medio de antígenos
de la superficie de la membrana plasmática
Determinación de la forma celular mediante la
unión del citoesqueleto a la membrana
plasmática
Las membranas rodean también otros organelos de la
célula. Las membranas de los organelos no sólo dividen el
espacio intracelular sino que son el lugar donde se
producen muchos procesos intracelulares importantes
ESTRUCTURA Y
COMPOSICION DE LA
MEMBRANA PLASMATICA
proteínas
Las membranas
biológicas están
compuestas
lípidos
carbohidratos
En proporciones
relativamente
variables
iones
agua
Las proporciones relativas de lípidos y
proteínas varían con el tipo de membrana, lo
que refleja la diversidad de sus funciones
Por ejemplo, algunas neuronas tienen una
cubierta de mielina que es una extensión de
la membrana plasmática la cual actúa como
una aislante eléctrico
La cubierta de mielina consiste
fundamentalmente de lípidos
La razón en proteínas lípido para la mielina
en nervios periféricos es de 0,2/1
Mientras que la membrana interna de
la mitocondria, el sitio de muchos
procesos catalizados por enzimas, la
razón proteína lípido es 3,2/1
La mayoría de las membranas
biológicas presentan variaciones de
proteína lípido entre estos dos
extremos
Los carbohidratos generalmente
constituyen el 1-10 % del total del
peso seco y se encuentran unidos
covalentemente a lípidos y proteínas
El agua es un importante constituyente
de las membranas, las moléculas de agua
unida a la superficie de la membrana
estabilizan la estructura bilipídica
Lípidos de la
membrana
La característica arquitectónica de las membranas
biológicas es una doble capa de lípidos que actúa como
una barrera al paso de iones y moléculas polares
Los principales lípidos de
membrana son los fosfolípidos
o fosfoglicéridos
Los fosfolípidos son
moléculas
anfipáticas que
contienen una
cabeza hidrofílica
cargada
eléctricamente o
polar
Y dos cadenas de
ácidos grasos que
constituye la parte
apolar de la
molécula
APOLAR
POLAR
La estructura de los fosfolípidos se basa en la molécula
de glicerol que por una parte tiene unido un grupo
fosfato esterificando una base hidrofílica y por la otra,
a dos moléculas de ácidos grasos de cadena larga
Richard H Foster
Fisiología & Biofísica
Otros componentes lipídicos menores de la membrana son los
glicofosfolípidos. Estos lípidos contienen dos cadenas de ácidos
grasos unidos a cabezas polares de hidratos de carbono, uno de
ellos, el glicosilfosfatidilinositol desempeña un papel importante
en el anclaje de proteínas a la membrana
El colesterol es un componente esencial de las membranas, se
localiza en las dos caras de la membrana y su función es
estabilizar la membrana a la temperatura corporal normal
Los fosfolípidos son virtualmente
insolubles en agua
Cuando se mezclan con agua
forman espontáneamente
agregados microscópicos que los
separa del rededor acuoso
¿Cómo y por qué ocurre la
formación de una bicapa
lipídica?
La clave es el
agua
El agua es la sustancia
más abundante en los
sistemas vivientes, el
70% o más del peso de
la mayoría de los
organismos es agua
Las uniones puente hidrógeno entre las moléculas de
agua proveen las fuerzas cohesivas que hacen al agua
líquida, a temperatura ambiente, y favorecen el
extremo ordenamiento en el agua como cristal cuando
se encuentra en la forma de hielo
Las moléculas polares se disuelven fácilmente en el agua
porque pueden reemplazar las interacciones agua-agua con
interacciones soluto-agua energéticamente más favorables
En contraste, las moléculas apolares interfieren
con las interacciones agua-agua pero no son
capaces de formar interacciones agua-soluto, en
consecuencia, las moléculas apolares son poco o
insolubles en agua y tienden a formar agregados
¿Son idénticas las dos
monocapas de fosfolípidos?
NO
Dinámica de las
membranas biológicas
La flexibilidad de la bicapa lipídica
depende de la temperatura y del tipo de
fosfolípido del cual está hecha la bicapa
Proteínas de la membrana
Las proteínas confieren a las membranas
biológicas su funcionalidad
Son en muchos casos mediadoras de la transferencia de
información desde el espacio extracelular. Por ejemplo
receptores
Del transporte de iones y moléculas. Por ejemplo
canales y bombas
Actividad metabólica. Por ejemplo, producción de
energía en las membranas de la mitocondria
Integrales
Las proteínas de
membrana se
pueden dividir
operacionalmente
en dos grupos
Periféricas
Las proteínas integrales de
membrana se encuentran
firmemente asociadas a la
membrana
Sólo se pueden remover con
agentes que interfieren con
las interacciones hidrofóbicas
Las proteínas periféricas se asocian con la membrana a través de
interacciones electrostáticas y puentes hidrógeno con los dominios
hidrofílicos de las proteínas integrales y con las cabezas polares de los
lípidos de membrana
Pueden liberarse
fácilmente con
tratamientos suaves que
interfieren con las
interacciones
electrostáticas, tales
como agentes quelantes,
cambios en el pH