15-16 Membranas biológicas y Osmosis - Diego Chavez (1)

Vista previa del material en texto

Membranas Biológicas
Características de la membrana plasmática
• Protege la célula
• Controla el contenido del citoplasma (tiene una permeabilidad
selectiva)
• Sensora de las moléculas del exterior
• Por dentro, se une al citoesqueleto. Por fuera, a la matriz
extracelular
• Los componentes de la membrana plasmática están en continuo 
movimiento = mosaico fluido
• Bicapa lipídica: fosfolípidos
Características de la membrana plasmática
• Las moléculas grandes polares no pueden cruzar la membrana
• Las pequeñas apolares sí, por ejemplo las hormonas. También
algunos gases como el CO2 y el O2 pueden cruzar la membrana
• La mayoría de proteínas asociadas a la membrana son 
anfipáticas, como los fosfolípidos Singer y Nicholson (1972) 
proponen que están insertadas en la membrana
• Proteínas integrales, con regiones hidrofílicas e hidrofóbicas
• Proteínas periféricas, hidrofílicas
• Carbohidratos (hidrofílicos) en el exterior celular
• Esteroles ayudan a dar fluidez y estabilidad a la membrana
Una bicapa fosfolipídica artificial 
pura (= sin proteínas) es 
permeable a moléculas 
hidrofóbicas pequeñas y polares 
sin carga
Domains of integral membrane 
proteins.
Hydrophobic domains (yellow) in 
the transmembrane region of an 
integral membrane protein 
stabilize it within the lipid bilayer. 
Hydrophilic (red) domains 
characterize the protein's 
structure beyond the 
transmembrane region.
Funciones de las proteínas de membrana
• Proteínas transportadoras: muy específicas para el tipo de moléculas que
las atraviesan
• Algunas abren poros por los que entran o salen moléculas por difusión, sin gasto de 
energía = transporte pasivo
• Otras requieren ATP para el transporte de moléculas = transporte activo
• Proteínas receptoras: sensoras de moléculas exteriores y capaces de 
iniciar una cascada de señales dentro de la célula
• Enzimas
• Proteínas estructurales, ancladas al citoesqueleto o a la matriz extracelular
• Proteínas en interacciones intercelulares: uniones estrechas, uniones gap
• Marcadoras de la identidad celular, ej. glicolípidos y glicoproteínas del 
sistema ABO
Phospholipid bilayer.
The phospholipid bilayer separates the 
external and internal aqueous 
environments. The pairs of hydrophobic 
phospholipids tails are oriented towards 
each other.
Lipid Rafts: áreas de la membrana con un mayor 
empaquetamiento y composición algo distinta del resto de 
la membrana. Permiten el reclutamiento y activación de 
proteínas para funciones específicas.
source: Wikipedia
Structures formed by amphipathic phospholipids in water.
A micelle results when a few phospholipids are exposed to water (a). 
A bilayer results when many more phospholipids are exposed to water (b).
Organismos termófilos
Aumentan el número de 
Lípidos saturados
La angulosidad de las cadenas
le da fluidez a la membrana
colesterol
Organismos que viven a muy bajas temperaturas tienen mayor proporción de ácidos grasos insaturados en las
colas de los fosfolípidos. Al revés en los que viven a altas temperaturas. El colesterol a bajas temperaturas
impide que las colas de los fosfolípidos hagan interacciones muy rígidas. Al revés, en temperaturas medias o
altas el colesterol dificulta la movilidad de la membrana.
A- Rotación, el fosfolípido gira sobre su eje.
B- Difusión lateral de moléculas Individuales de 
una cara de la bicapa.
C- Movimiento Trans-bicapa o Flip-Flop: 
movimiento Individual de moléculas entre las dos 
caras de la bicapa es muy lento.
El movimiento de los Lípidos en la membrana
Movimientos de los 
lípidos de membrana
Los fosfolípidos no 
suelen hacer el flip-flop 
porque no es fácil para
ellos atravesar la bicapa
lipídica con ese cabezón
tan hidrofílico
Experimento de Frye y Edidin fusionando
membranas.
En este experimento, publicado en 1970, 
los científicos marcaron proteínas de 
membrana humanas y de ratón con 
marcadores moleculares. En la célula
híbrida los investigadores observaron que
ambos colores aparecían mezclados en la 
membrana, lo que demostró que las
proteínas se mueven a lo largo de una
membrana fluida.
Separación de la bicapa de membrana 
por la técnica de congelación-fractura
Azúcares añadidos a proteínas y lípidos en la cara externa 
de la membrana: ej. sistema ABO sanguíneo
Fusión de membranas
• Las membranas biológicas son semipermeables.
• La permeabilidad depende de la solubilidad de las
moléculas en el agua, su carga y su tamaño. 
• Son impermeables a moléculas con carga, grandes o
polares como los iones, las proteínas y los polisacáridos.
• Son permeables a moléculas no polares o hidrofóbicas
como los lípidos y a pequeñas moléculas como el oxígeno, 
el dióxido de carbono, el nitrógeno y el óxido nitroso.
• La ósmosis es el paso de agua a través de una membrana
semipermeable.
Difusión a través de la membrana
En el caso del movimiento del agua, el proceso
de difusión se conoce como ósmosis, y se
define como el movimiento de agua a través de
una membrana a favor de su gradiente
energético: desde un compartimento con alto
potencial hídrico ψ (que corresponde a una baja
concentración de soluto) a un compartimento
con bajo potencial hídrico ψ (que corresponde a
una alta concentración de soluto). Otro ejemplo
de difusión es la diálisis.
En la ósmosis inversa se ejerce presión para
que el agua se mueva en dirección de menos
concentración de solutos. Ej. desalinización del
agua.
Osmosis y Osmosis Inversa
By OpenStax College - Anatomy & Physiology, 
Connexions Web site. 
http://cnx.org/content/col11496/1.6/, Jun 19, 2013., 
CC BY 3.0, 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3
0131189
En el caso del fenómeno de ósmosis, 
el movimiento de H2O origina un 
flujo osmótico a través de una 
membrana. La permeabilidad de la 
membrana al H2O aumenta con 
canales proteicos especializados 
llamados acuaporinas.
En los seres humanos hay ya 13 
acuaporinas distintas reconocidas, 
algunas permiten también el paso de 
moléculas pequeñas como urea y 
glicerol.
Acuaporinas
By Opossum58 at the German language 
Wikipedia, CC BY-SA 3.0, 
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?cu
rid=1676051
Muy presentes en tejidos que 
regulan rápidamente la cantidad 
de agua del cuerpo, por 
ejemplo en las glándulas 
lacrimales, glándulas salivares 
y en los riñones. En plantas, 
por ejemplo en las células de la 
epidermis de la raíz.
Dejan pasar unas 3x109
moléculas de agua por 
segundo.
Acuaporinas
Wikipedia
Difusión de iones con carga
También necesitan de una
membrana semipermeable o que
contenga canales de proteínas
específicos para el transporte de 
esos iones.
Los iones deben vencer la fuerza
de sus interacciones con el agua
para así poder pasar a través de 
los canales. 
Diálisis
Es una técnica de laboratorio que
se basa en los principios de la 
difusión pasiva para introducir o
elminar solutos en una muestra.
Por ejemplo, los solutos no 
deseados pueden reducir su
presencia en la muestra unas
200 veces.
En base a la presión osmótica, 
las soluciones extracelulares se 
clasifican en: isotónicas, 
hipertónicas e hipotónicas 
Efecto de la osmolaridad extracelular en el movimiento de agua a 
través de la membrana (figura tomada de Lodish et al. 2012). La flecha 
roja indica el movimiento de agua antes de alcanzar un equilibrio (el 
cual en ciertos casos puede resultar fatal para la célula).
Wikipedia
Célula animal:
Célula vegetal
Flacidez
Soluciones isotónicas: buenas para las células animales, 
pero no lo suficiente para las plantas
Plasmólisis
Turgencia