3- Biomembranas 2022BCMpdf

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Biomembranas
1. Estructura 
2. Composición química
3. Funciones
4. Métodos de Estudio
DRA FERNÁNDEZ - 2022 2
Compartimientos Celulares y Transporte de Lípidos
ATP
b-oxidación AG
Ciclo de la Urea
Síntesis de H.E 
Transcripción
Almacenamietno de Ca2+
Hidrolasas Ácidas 
(pH ~ 5)
Glicosidasas
Proteasas
Sulfatasas
Lipasas 
Oxidasas (VLCFA)
Catalasa 
Síntesis (Ác. biliares, plasmalógenos)
Separación del nucleoplasma
del citoplasma
Síntesis de Proteínas
•Exportación 
•Lisosomales
Síntesis de lípidos
Detoxificación
Almacenamiento de Ca2+
Síntesis de esfingolípidos
Remodelación de HC de Pr y Li
Clasificación de Lípidos y proteínas
Nu
Pex
Lis
Mit Golgi
RE
MP
Separa a la célula del 
entorno
Recepción de Señales
Transporte de moléculas
EN
Biomembranas
La estructura de todas las membranas celulares es similar
DRA FERNÁNDEZ - 2022 3Biomembranas
1. Estructura y composición química
!"#$%"$&'()*'+(,)-.&'//0')-12)3(
Estructura
Bicapa Lipídica +
Proteinas asociadas
DRA FERNÁNDEZ - 2022 4Biomembranas
1. Estructura y composición química
Los fosfolípidos
determinan la estructura
de la matriz lipídica 
de todas
las membranas 
biológicas
Glicerofosfolípidos 
1. Fosfolípidos
2. Plasmalógenos
(o-Fosfolípidos)
Esfingolípidos
1. Esfingomielina
2. Glucoesfingolípidos
Colesterol 
55-75%
15-25%
Composición química
5-20%
Lípidos - Proteínas
Composición Química
típica de la 
Membrana Plasmática
DRA FERNÁNDEZ - 2022 5Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Composición química
Glicerolípidos
Esfingolípidos
Glicerofosfolípidos
Plasmalógenos
Esfingomielina
Glucoesfingolípidos
Colesterol
🍎 🍏🍎🍎 🍎🍎
🍎🍎
🍎🍎
Cardiolipina
Polifosfoinosítidos
DRA FERNÁNDEZ - 2022 6Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Composición química
Glicerolípidos
Esfingolípidos
Glicerofosfolípidos
Plasmalógenos
Esfingomielina
Glucoesfingolípidos
Colesterol
Cardiolipina (Difosfatidilglicerol)
Membrana mitocondrial interna: Crestas
DRA FERNÁNDEZ - 2022 7Biomembranas
1. Estructura y composición química
Polifosfoinosítidos
Lípidos - Proteínas
DRA FERNÁNDEZ - 2022 8Biomembranas
1. Estructura y composición química
hidrofóbico hidrofílico
Los fosfolípidos
determinan la estructura
de la matriz lipídica 
de todas
las membranas biológicas
Lípidos - Proteínas
Fosfatidilcolina
Ácido graso
DRA FERNÁNDEZ - 2022 9Biomembranas
1. Estructura y composición química
Núcleo 
hidrofóbico
Golgi
Retículo endoplásmico
Lis
Núcleo
Membrana 
Plasmática
Externa
Interna Envoltura
nuclear
Vesícula
Cara o 
hemicapa
citosólica
Cara o hemicapa exoplasmática
Cara o 
hemicapa luminal
z
Lípidos - Proteínas
La estructura de todas las membranas celulares es similar
Topografía
DRA FERNÁNDEZ - 2022 10Biomembranas
1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Asimetría
Espesor
Curvatura
Termodinámicamente no favorable
Tamaño
Polaridad 
Carga
Flipasas
Movimiento de los lípidos
Fluidez
Las biomembranas son estructuras fluidas a temperatura de la vida
Lípidos - Proteínas
Movimiento de los lípidos
DRA FERNÁNDEZ - 2022 11Biomembranas
1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Fluidez
Las biomembranas son estructuras fluidas a temperatura de la vida
¿Influye la temperatura en la fluidez de 
las membranas de células animales?
Estado “gel”
(menos fluida
más ”ordenada”)
Estado “líquido”
(más fluida
menos “ordenada”)
↑Temp
↓Temp
Composición química
Temperatura
Lípidos - Proteínas
a 37ºC Membrana ® Fluida ®® Viscosidad ~ Ac.Oliva
Movimiento de los lípidos
DRA FERNÁNDEZ - 2022 12Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Fluidez
Composición química
Temperatura
Estado “gel”
(menos fluida
más ”ordenada”)
Estado “líquido”
(más fluida
menos “ordenada”)
Las biomembranas son estructuras fluidas a temperatura de la vida
Ácidos grasos
Colesterol 
Largo de la cadena: cortas 😊 o largas 🤢
Insaturaciones 😊
Tipo de instauración: cis😊 o trans 🤢🤢
¿Cómo influye una dieta rica salmón y una dieta rica en 
margarina sobre la fluidez de las membranas?¿Por qué?
DRA FERNÁNDEZ - 2022 13Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Composición química
Temperatura
colesterol:esfingomielina:fosfatidilcolina (1:1:1)
Microdominios de membrana/
Balsas Lipídicas/
Lipid rafts:
Ricos en SM-Col-GSL
¿Qué ocurrirá con la actividad de una proteína 
(aumentará o disminuirá) si trasloca a un microdominio
raft desde un dominio adyacente?¿Por qué?
Movimiento de los lípidos
Fluidez
Ácidos grasos
Colesterol 
DRA FERNÁNDEZ - 2022 14Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Composición química
Temperatura
colesterol:esfingomielina:fosfatidilcolina (1:1:1)
Microdominios de membrana/
Balsas Lipídicas/
Lipid rafts:
Ricos en SM-Col-GSL
¿Qué ocurrirá con la actividad de una proteína 
(aumentará o disminuirá) si trasloca a un microdominio
raft desde un dominio adyacente?¿Por qué?
Movimiento de los lípidos
Fluidez
Ácidos grasos
Colesterol 
Mecanismo NO Covalente 
De Regulación de la ACTIVIDAD
DRA FERNÁNDEZ - 2022 15Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
PC
SM
PI
PE
PS
PPI
Reconocimiento 
Celular
Apoptosis (PS)
GLsAsimetría de Bicapa
Movimiento de los lípidos
Fluidez
DRA FERNÁNDEZ - 2022 16Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
PC
SM
PI
PE
PS
Señalización 
celular
Superficie de 
Anclaje
Vía PLC
Vía PLD
Vía PLA2
Vía PKC
Vía PI3K
Reconocimiento 
Celular
Apoptosis (PS)
GLsAsimetría de Bicapa
Movimiento de los lípidos
Fluidez
PPI
DRA FERNÁNDEZ - 2022 17Biomembranas
1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Termodinámicamente no favorable
Tamaño
Polaridad 
Carga
Flipasas
Fluidez
Las biomembranas son estructuras fluidas a temperatura de la vida
Lípidos - Proteínas
Movimiento de los lípidos
Asimetría de Bicapa
DRA FERNÁNDEZ - 2022 18Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Simetría
Asimetría
Flipasa
dependiente 
de ATP
Flipasa
NO dependiente 
de ATP
Asimetría de Bicapa
Movimiento de los lípidos
Fluidez
DRA FERNÁNDEZ - 2022 19Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Propiedades de la Bicapa Fosfolipídica 
Espesor
Curvatura
PC
PE
↑↑↑ PC
↑↑↑ PE
Asimetría de Bicapa
Movimiento de los lípidos
Fluidez
DRA FERNÁNDEZ - 2022 20Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Biosíntesis de Lípidos y Biogénesis de Membranas
Cuerpos Lipídicos
DRA FERNÁNDEZ - 2022 21Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Biosíntesis de Lípidos y Biogénesis de Membranas MSCs: membrane contact sites
DRA FERNÁNDEZ - 2022 22Biomembranas
1. Estructura y composición química
!"#$%"$&'()*'+(,)-.&'//0')-12)3(
DRA FERNÁNDEZ - 2022 23Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana: clasificación
Proteínas que se extraen de la bicapa con:
🍊 alta fuerza iónica: KCl 1M
🍋 con detergentes: 💪 iónicos (SDS)
🤙 no iónicos (tritón)
Proteínas Periféricas
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
¿Qué tipo de 
interacción débil 
estabiliza la unión 
de la proteína con la 
membrana?
DRA FERNÁNDEZ - 2022 24Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas Periféricas
Proteínas asociadas a la Membrana
alta fuerza iónica: KCl 1M
Interacción proteína-proteína Interacción proteína-lípido
Mecanismo NO Covalente 
De Regulación de la ACTIVIDAD
DRA FERNÁNDEZ - 2022 25Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura ycomposición química
Proteínas Periféricas
Proteínas asociadas a la Membrana
Interacción proteína-lípidoInteracción proteína-lípido
Deforman la membrana
alta fuerza iónica: KCl 1M
DRA FERNÁNDEZ - 2022 26Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas Periféricas
Proteínas asociadas a la Membrana
K+
Cl-
Cl-
K+Cl-
K+
Cl- K
+
Cl-K
+
K+
K+
¿Cómo se separan las proteínas 
periféricas de la mezcla de reacción?
K+
Cl-K
+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-K
+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-
K+
Cl-
alta fuerza iónica: KCl 1M
DRA FERNÁNDEZ - 2022 27Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
Ancladas por lípidos
con detergentes
DRA FERNÁNDEZ - 2022 28Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
Integradas al núcleo hidrofóbico
dominio extracelular o luminal
dominio citoplasmático
dominio transmembrana aminoácidos no polares,
hidrofóbicos
multipaso
unipaso
GPCR
7TM
con detergentes
DRA FERNÁNDEZ - 2022 29Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
Integradas al núcleo hidrofóbico
Canal de K+
4 subunidades
Porina
3 subunidades
con detergentes
DRA FERNÁNDEZ - 2022 30Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
💪 iónicos (SDS) 🤙no iónicos 
🤙 no iónicos 
🤙 Proteína en estado nativo
con detergentes
DRA FERNÁNDEZ - 2022 31Biomembranas
Lípidos - Proteínas1. Estructura y composición química
Proteínas asociadas a la Membrana
Proteínas que interaccionan con 
el núcleo hidrofóbico de la bicapa
💪 iónicos (SDS) 🤙no iónicos 
💪 Proteína desnaturalizada
💪 iónicos (SDS) 
¿Se podrá medir la actividad de 
proteínas aisladas de las membranas
con SDS? ¿Por qué?
con detergentes
DRA FERNÁNDEZ - 2022 32Biomembranas
1. Estructura y composición química Lípidos - Proteínas
Proteínas asociadas a la Membrana
Modificaciones en el dominio luminal o extracelular
azúcares: oligosacáridos 
(Glucocaliz)
puentes disulfuro
DRA FERNÁNDEZ - 2022 33Biomembranas
1. Estructura y composición química Lípidos - Proteínas
Proteínas asociadas a la Membrana
🍏 Vectorialidad o direccionalidad: Asimetría de Membrana 
di
re
cc
ió
n
Composición proteica y lipídica en la 
hemicapa externa o luminal
Composición proteica y lipídica en la 
hemicapa citosólica
👀
Topografías diferentes
🍏 Movimiento
DRA FERNÁNDEZ - 2022 34Biomembranas
1. Estructura y composición química Lípidos - Proteínas
Proteínas asociadas a la Membrana
🍏 Vectorialidad: Asimetría de Membrana 
🍏 Movimiento
A. Movimiento restringido dentro de “clusters” proteicos
B. Movimiento restringido por citoesqueleto (o MEC)
C. Movimiento dirigido por citoesqueleto
D. Movimiento libre y al azar
FRAP
(fluorescence recovery after photobleaching)
Recuperación de la fluorescencia después 
de fotoblanqueado 
DRA FERNÁNDEZ - 2022 35Biomembranas
1. Estructura y composición química Lípidos - Proteínas
Proteínas asociadas a la Membrana
🍏 Vectorialidad: Asimetría de Membrana 
🍏 Movimiento
FRAP
(fluorescence recovery after photobleaching)
In
te
ns
id
ad
 d
e 
Fl
uo
re
sc
en
ci
a
antes
t2 t3t1
decoloración
50 % Difunden “moviles”
50 % “inmoviles”
Lípido o Proteína
de membrana
Reactivo
Fluorescente
marcación Decoloracióncon Láser
Área Decolorada
31 2
Recuperación
de Fluorescencia
DRA FERNÁNDEZ - 2022 36Biomembranas
1. Estructura y composición química Lípidos - Proteínas
Proteínas asociadas a la Membrana
🍏 Vectorialidad: Asimetría de Membrana 
🍏 Movimiento
FRAP
(fluorescence recovery after photobleaching)
DRA FERNÁNDEZ - 2022 37Biomembranas
2. Funciones
Barrera
Impermeable Permeabilidad Selectividad
Receptores 
Transductores de Señales
Sustratos y Cofactores
TransportadoresNúcleo hidrofóbico
Célula y el entorno
Compartimientos 
ProteínasLípidos
Señalización
Asimetría
Asimetría
Regulan la actividad
Fluidez
Anclaje 
Células a MEC
Citoesqueleto
DRA FERNÁNDEZ - 2022 38Biomembranas
3. ¿Cómo se estudia una membrana?
célula entera
compartimientos
fraccionamiento celular
Proteínas
Cantidad
Calidad 
Función
Lípidos
¿Qué ASPECTO se quiere 
estudiar de la membrana?
¿Qué MEMBRANA 
se quiere estudiar?
Composición química
Fluidez
Estructura
Métodos espectrofotométricos
Western Blot (SDS-PAGE +Blot)
IFI
En la Membrana
Aisladas (liposomas)
Métodos espectrofotométricos
Cromatografía en placa o gaseosa
Espectrometría de masa
En la Membrana
Aislados (liposomas)