LA MEMBRANA CELULAR: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN
INTRODUCCIÓN:
La membrana plasmática, membrana celular, membrana
citoplasmática o plasmalema, es unabicapa lipídica que delimita
todas las células. Es una estructura
formada por dos láminas defosfolípidos, glucolípidos y proteínas que rodean, limita la forma y
contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el
exterior (medio extracelular) de las células. Regula la entrada y salida de
muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Es
similar a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.
Está compuesta por dos láminas que sirven de "contenedor" para
el citosol y
los distintos compartimentos internos de la célula, así como también otorga
protección mecánica. Está formada principalmente por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glúcidosy proteínas(integrales y periféricas).
La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite
seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la
célula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el
paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que
mantiene el potencial
electroquímico (haciendo que el medio interno esté cargado negativamente). La
membrana plasmática es capaz de recibir señales que permiten el ingreso de
partículas a su interior.
Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula
y se invagina parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en
el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.
Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm (75 Å) y no es
visible al microscopio óptico pero sí almicroscopio electrónico, donde se pueden
observar dos capas oscuras bilaterales y una central más clara. En las
células procariotas y en
las eucariotas osmótrofas como plantas y hongos, se sitúa bajo otra capa exterior, denominada pared celular.
En la actualidad se ha descubierto que es posible que estas estructuras
se formen sin la presencia de agua, a partir de metano líquido, lo que abre la
posibilidad a encontrar vida fuera de la Tierra.1
La membrana celular cumple varias funciones: a) delimita y protege las
células; b) es una barrera selectivamente permeable, ya que impide el libre
intercambio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo proporcionan
el medio para comunicar un espacio con otro; c) permite el paso o transporte de
solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de
sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente
de concentración; d) poseen receptores químicos que se combinan con moléculas
específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera
específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el
inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular,
liberación de calcio de las reservas internas, etc.
FUNCIONES:
·
La función principal de la membrana plasmática es mantener el medio
interno separado de la capa fosfolipídica y a las funciones de transporte que
desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte
pasivo hacen de la membrana endoplasmática una barrera selectiva que permite a
la célula diferenciarse del medio.
·
Permite a la célula dividir en secciones los distintos orgánulos y así
proteger las reacciones químicas que ocurren en cada uno.
·
Crea una barrera selectivamente permeable en donde solo entran o salen
las sustancias estrictamente necesarias.
·
Transporta sustancias de un lugar
de la membrana a otro, ejemplo, acumulando sustancias en lugares específicos de
la célula que le puedan servir para su metabolismo.
·
Mide las interacciones que ocurren entre células internas y externas.
·
Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que
permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por
ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la
división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular,
liberación de calcio de las reservas internas, etc.
COMPOSICIÓN QUÍMICA:
Antiguamente se creía que la membrana plasmática era un conjunto
estático formado por la sucesión de capas proteínas-lípidos-lípidos-proteínas.
Hoy en día se concibe como una estructura dinámica cuyo modelo se conoce como
"mosaico fluido", término acuñado por S. J. Singer y G. L. Nicolson
en 1972. Esta estructura general -modelo
unitario- se presenta también en todo el sistema de
endomembranas (membranas de los diversos orgánulos del interior de la célula),
como retículo endoplasmático, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y los de otros orgánulos, como
las mitocondrias y los plastos, que proceden de endosimbiosis.
La composición química de la membrana plasmática varía entre células
dependiendo de la función o del tejidoen la que se encuentren, pero se puede
estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble
capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los
lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son los lípidos, ya que se calcula que por cada 50
lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño,
representan aproximadamente el 50 % de la masa de la membrana.
BICAPALIPÍDICA:
El orden de las llamadas cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas
de la bicapa lipídica impide que solutos polares, como sales minerales, agua, carbohidratos y proteínas, difundan a través de la membrana,
pero generalmente permite la difusión pasiva de las moléculas hidrofóbicas.
Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas sustancias vía
complejos de proteína transmembranal tales como
poros y caminos, que permiten el paso de iones específicos como el sodio y el potasio.
Las dos capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich"
con las colas de ácido graso dispuestos hacia el centro de la membrana
plasmática y las cabezas de fosfolípidos hacia los medios acuosos que se
encuentran dentro y fuera de la célula.
COMPONENTES LIPÍDICOS:
El 98 % de los lípidos presentes en las membranas celulares
son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e
interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más
abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos,
que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos,
así comoesteroides (sobre
todo colesterol). Estos últimos no
existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos,
pero solo representan un 2 % del total de lípidos de membrana.
·
Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los
principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina,
la fosfatidilcolina o lecitina, el fosfatidilinositol y la fosfatidilserina.
·
Esfingolípidos. Son lípidos de membrana
constituidos por ceramida (esfingosina + ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee
fósforo; el resto poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente glucolípidos.
Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen
una o más unidades de ácido
N-acetilneuramínico (ácido siálico).
·
Colesterol. El colesterol representa un
23 % de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más
anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula
(ya que ese hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor
importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos
dejados por otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y
más dura es la membrana. Se ha postulado que los lípidos de membrana se podrían
encontrar en dos formas: como un líquido bidimensional, y de una forma más
estructurada, en particular cuando están unidos a algunas proteínas formando las llamadas balsas lipídicas. Se cree que el
colesterol podría tener un papel importante en la organización de estas
últimas. Su función en la membrana plasmática es evitar que se adhieran las
colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana. En las
membranas de las células vegetales son más abundantes los fitoesteroles.
COMPONENTES PROTEÍCOS:
El porcentaje de proteínas oscila entre un 20 % en la mielina de las neuronas y un 70 % en la membrana
interna mitocondrial;2 el 80 % son intrínsecas, mientras que el
20 % restantes son extrínsecas. Las proteínas son
responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada
membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas
intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado
número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas
desempeñan diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la
membrana con la matriz extracelular o con el
interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular, adhesión) y enzimas.
Las proteínas de la
membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa
lipídica:3 4 5
·
Proteínas integrales. Embebidas en la bicapa lipídica,
atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras
(proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o
un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa.
·
Proteínas periféricas. A un lado u otro de la bicapa
lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente
separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.
·
Proteína de membrana fijada a lípidos. Se localiza fuera
de la bicapa lipídica, ya sea en la superficie extracelular o intracelular,
conectada a los lípidos mediante enlaces covalentes.
En el componente proteico reside la
mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas
realizan funciones específicas:
·
Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas
hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.
·
Proteínas de transporte: mantienen
un gradiente
electroquímico mediante el transporte de membrana de
diversos iones.
Estas a su vez
pueden ser:
· Proteínas
transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios
conformacionales.
COMPONENTES
GLÚCIDOS:
Están en la
membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden
ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la
membrana formando el glicocalix. Representan el 8 % del peso seco de la
membrana plasmática. Sus principales funciones son dar soporte a la membrana y
el reconocimiento celular (colaboran en
la identificación de las señales químicas de la célula).
http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/la_membrana_celular.htm
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