Prof. Pablo Bizama Pommiez (Tecnlogo Mdico / Docente de Histologa, Fisiologa y Fisiopatologa)
Unidad I (Sesin 2)
Principios y bases fisiolgicas [ II ]
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a.- Estructura y propiedades de la membrana celular
La membrana plasmtica, membrana celular, membrana citoplasmtica o plasmalema, es una bicapa
lipdica que delimita toda la clula. Es una estructura formada por dos lminas de fosfolpidos,
glucolpidos y protenas que rodea, limita la forma y contribuye a mantener el equilibrio entre el
interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las clulas. Regula la entrada y
salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Es similar a las membranas
que delimitan los organelos de clulas eucariotas.
Est compuesta por dos lminas que sirven de "contenedor" para el citosol y los distintos
compartimentos internos de la clula, as como tambin otorga proteccin mecnica. Est formada
principalmente por fosfolpidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glcidos y
protenas (integrales y perifricas).
La principal caracterstica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite
seleccionar las molculas que deben entrar y salir de la clula. De esta forma se mantiene estable el
medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el
potencial electroqumico (haciendo que el medio interno est cargado negativamente). La membrana plasmtica es capaz de recibir seales que permiten el ingreso de partculas a su interior.
Cuando una molcula de gran tamao atraviesa la membrana celular o es expulsada de la clula y se
invagina parte de la membrana plasmtica para recubrirlas cuando estn en el interior, ocurren
respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis. En la actualidad se ha descubierto que es
posible que estas estructuras se formen sin la presencia de agua, a partir de metano lquido, lo que
abre la posibilidad a encontrar vida fuera de la Tierra.
Ctedra de Fisiologa
Prof. Pablo Bizama Pommiez (Tecnlogo Mdico / Docente de Histologa, Fisiologa y Fisiopatologa)
Estructura de la membrana celular
Funciones de la membrana celular:
La funcin principal de la membrana plasmtica es mantener el medio interno separado del compartimento extracelular. La combinacin de transporte activo y transporte pasivo hacen
de la membrana endoplasmtica una barrera selectiva que permite a la clula diferenciarse
del medio.
Permite a la clula conformar organelos independientes y as proteger las reacciones qumicas que ocurren en cada uno.
Crea una barrera selectivamente permeable en donde slo entran o salen las sustancias estrictamente necesarias.
Transporta sustancias de un lugar de la membrana a otro, por ejemplo, acumulando sustancias en lugares especficos de la clula que le puedan servir para su metabolismo.
Percibe y reacciona ante estmulos provocados por sustancias externas (ligando).
Poseen receptores qumicos que se combinan con molculas especficas que permiten a la membrana recibir seales y responder de manera especfica, por ejemplo, inhibiendo o
estimulando actividades internas como el inicio de la divisin celular, la elaboracin de ms
glucgeno, movimiento celular, liberacin de calcio de las reservas internas, etc.
Capas
Lipdicas
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Composicin qumica de la membrana:
Antiguamente se crea que la membrana plasmtica era un conjunto esttico formado por la
sucesin de capas de protenas-lpidos-lpidos-protenas. Hoy en da se concibe como una estructura
dinmica cuyo modelo se conoce como "mosaico fluido", trmino acuado por S. J. Singer y G. L.
Nicolson en 1972. Esta estructura general -modelo unitario- se presenta tambin en todo el sistema
de endomembranas (membranas de los diversos organelos del interior de la clula), como retculo
endoplasmtico, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y las de otros organelos, como las
mitocondrias y los plastos.
La composicin qumica de la membrana plasmtica vara entre clulas dependiendo de la funcin o
del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana
plasmtica est compuesta por una doble capa de fosfolpidos, por protenas unidas no
covalentemente a esa bicapa y glcidos unidos covalentemente a los lpidos o a las protenas. Las
molculas ms numerosas son los lpidos, ya que se calcula que por cada 50 lpidos hay una protena.
Sin embargo, las protenas, debido a su mayor tamao, representan aproximadamente el 50 % de la
masa de la membrana.
El orden de las llamadas cabezas hidroflicas y las colas hidrofbicas de la bicapa lipdica impide que
solutos polares, como sales minerales, agua, carbohidratos y protenas, difundan a travs de la
membrana, pero generalmente permite la difusin pasiva de las molculas hidrofbicas. Esto permite
a la clula controlar el movimiento de estas sustancias va complejos de protena transmembranal
tales como poros y canales, que permiten el paso de iones especficos como el sodio y el potasio.
Las dos capas de molculas fosfolpidas forman un "sandwich" con las colas de cido graso
dispuestos hacia el centro de la membrana plasmtica y las cabezas de fosfolpidos hacia los medios
acuosos que se encuentran dentro y fuera de la clula.
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Componentes lipdicos:
El 98 % de los lpidos presentes en las membranas celulares son anfipticos, es decir que presentan
un extremo hidroflico (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofbico
(que repele el agua). Los ms abundantes son los fosfoglicridos (fosfolpidos) y los esfingolpidos,
que se encuentran en todas las clulas; le siguen los glucolpidos, as como esteroides (sobre todo
colesterol). Estos ltimos no existen o son escasos en las membranas plasmticas de las clulas
procariotas. Existen tambin grasas neutras, que son lpidos no anfipticos, pero solo representan
un 2 % del total de lpidos de membrana.
Colesterol: El colesterol representa un 23 % de los lpidos de membrana. Sus molculas son
pequeas y ms anfipticas en comparacin con otros lpidos. Se dispone con el grupo hidroxilo
hacia el exterior de la clula (ya que ese hidroxilo interacta con el agua).
El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los
espacios dejados por otras molculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y ms
dura es la membrana. Su funcin en la membrana plasmtica es evitar que se adhieran las colas de
cido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana.
Componentes proteicos:
El porcentaje de protenas oscila entre un 20 % en la mielina de las neuronas y un 70 % en la
membrana interna mitocondrial; el 80 % son intrnsecas, mientras que el 20 % restantes son
extrnsecas. Las protenas son responsables de las funciones dinmicas de la membrana, por lo que
cada membrana tiene una dotacin muy especfica de protenas; las membranas intracelulares tienen
una elevada proporcin de protenas debido al elevado nmero de actividades enzimticas que
albergan. En la membrana las protenas desempean diversas funciones: transportadoras, conectoras
(conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del
reconocimiento celular, adhesin) y enzimas.
Las protenas de la membrana plasmtica se pueden clasificar segn cmo se dispongan en la bicapa
lipdica:
Protenas integrales. Embebidas en la bicapa lipdica, atraviesan la membrana una o varias veces,
asomando por una o las dos caras (protenas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes
con un lpido o un glcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa.
Protenas perifricas. A un lado u otro de la bicapa lipdica, pueden estar unidas dbilmente por
enlaces no covalentes. Fcilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.
Protena de membrana fijada a lpidos. Se localiza fuera de la bicapa lipdica, ya sea en la
superficie extracelular o intracelular, conectada a los lpidos mediante enlaces covalentes.
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes
protenas realizan funciones especficas:
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Protenas estructurales o de anclaje: estas protenas hacen de "eslabn clave" unindose al
citoesqueleto y a la matriz extracelular.
Protenas receptoras: que se encargan de la recepcin y transduccin de seales qumicas.
Protenas de transporte: mantienen un gradiente electroqumico mediante el transporte de
membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser:
Protenas transportadoras: Son enzimas con centros de reaccin que sufren cambios conformacionales.
Protenas de canal: Dejan un canal hidrofbico por donde pasan los iones hidroflicos.
Componentes glucdicos:
Estn en la membrana unidos covalentemente a las protenas o a los lpidos. Pueden ser
polisacridos u oligosacridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicoclix.
Representan el 8 % del peso seco de la membrana plasmtica. Sus principales fun
