jueves, marzo 28, 2024
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La membrana plasmática y su importancia para la vida

Por: Equipo editor

 

¿Qué es a membrana plasmática?

 

Es la membrana que constituye una barrera flexible y fuerte que envuelve y contiene el citoplasma o matriz de la célula; es una bicapa lipídica de fosfolípidos en la que se encuentran inmersas un gran número de proteínas y en menor cantidad de glúcidos. Su principal función es controlar el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula.

 

Estructura de la membrana plasmática

 

La membrana plasmática está compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos unidos a los lípidos o a las proteínas.

 

Las moléculas más numerosas son los lípidos. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.

 

  1. Lípidos

 

La disposición de doble capa de lípidos se mantiene porque los lípidos son moléculas anfipáticas, es decir, tienen partes de carácter polar y apolar (hidrófila e hidrófoba). Presenta tres tipos de lípidos:

 

  • Los fosfolípidos. Su cabeza polar es hidrófila, orientada hacia el medio extracelular y la parte apolar es la cola, cadena larga de ácido graso.
  • El colesterol. Limita el movimiento de los fosfolípidos y hace que la membrana sea estable, menos fluida y más rígida.
  • Los glucolípidos. Se encuentran en la cara externa de la membrana que se comunica con el líquido extracelular y, por ello, la bicapa es asimétrica.

 

  1. Proteínas. Son de dos tipos, adosadas a ambas caras:

 

  • Las proteínas integrales. Están ligadas fuertemente a la membrana y ocupan todo o parte del espesor de la bicapa, son llamadas también proteínas transmembrana. Sus regiones hidrófilas se proyectan hacia el líquido extracelular y sus zonas hidrófobas se extienden entre las colas de los ácidos grasos.

 

  • Las proteínas periféricas. Se relacionan con los lípidos o con las proteínas integrales que la membrana tiene en sus lados interno o externo.

 

  1. Glúcidos

 

Se asocian a los lípidos formando glucolípidos o a las proteínas formando glucoproteínas. Están situados en la cara externa de la membrana y forman la cubierta extracelular o glucocáliz. Cuya función principal es proteger a la célula de la interacción con proteínas inapropiadas y lesiones químicas y físicas. Además del reconocimiento y adherencia de célula con célula. Al absorber agua crean una superficie viscosa protectora, facilitando el movimiento de los glóbulos blancos.

 

El modelo de mosaico del líquido describe su estructura. La disposición molecular de la membrana es similar a un mar de lípidos en movimiento constante, que contiene muchas proteínas diferentes, las cuales pueden flotar libremente como icebergs, estar ancladas en ubicaciones específicas o moverse a través del mar de lípidos. Éstos actúan como barreras que permiten la entrada o salida de sustancias polares, mientras que algunas proteínas de la membrana plasmática funcionan como “porteros” de la célula que regulan el tráfico hacia dentro y hacia fuera de los iones y las moléculas polarizadas. La membrana plasmática de las células típicas del cuerpo está compuesta por una mezcla aproximada de proteínas y lípidos en igual proporción, los cuales se mantienen juntos gracias a fuerzas no covalentes, como los enlaces de hidrógeno. Sin embargo, dado que las proteínas de la membrana son más grandes y voluminosas que los lípidos, hay aproximadamente 50 moléculas de estos por cada proteína.

 

Propiedades derivadas de la composición lipídica de las membranas

 

La composición lipídica confiere a las biomembranas determinadas propiedades, como la capacidad de autoensamblaje, autosellado, fluidez e impermeabilidad.

 

  • Los fosfolípidos en medio acuoso muestran una tendencia natural a autoensamblarse o constituir bicapas que se cierran espontáneamente formando vesículas esféricas.

 

  • Resulta como consecuencia del autoensamblaje y formación de vesículas esféricas, de manera que si se rompen o se separan estos fosfolípidos se reorganizan y se unen de nuevo estableciéndose la bicapa.

 

  • En este caso las proteínas y los fosfolípidos pueden desplazarse en cada monocapa (movilidad lateral) porque están constituidas por enlaces o fuerzas electrostáticas pero no enlaces covalente.

 

  • La bicapa lipídica es responsable de su relativa impermeabilidad frente a moléculas hidrosolubles (esto permite que la membrana plasmática actúe como barrera de contención impidiendo que salga de la célula su contenido hidrosoluble).

 

Función de la membrana celular con el entorno

 

La membrana plasmática no es una barrera infranqueable, sino que a través de ella se efectúan intercambios entre la célula y el medio. La célula necesita tomar del exterior los materiales necesarios para realizar sus funciones, a la vez que debe eliminar los productos de desecho.

 

  1. Selectividad

 

El paso de las moléculas de ciertas sustancias a través de la membrana, depende de la estructura, tamaño y carga eléctrica de las moléculas, de ahí que la membrana plasmática es selectivamente permeable. La membrana celular generalmente permite la entrada de sustancias neutras y solubles en solventes líquidos.

 

  1. Permeabilidad

 

Todas las membranas que rodean las células, núcleos, vacuolas, mitocondrias y organelos citoplasmáticos son selectivamente permeables, ya que permiten el paso de sustancias, preferentemente al estado gaseoso (O2, H2, N2, CO2), tardando un poco más los azúcares y proteínas ya que deben disolverse en las capas proteicas.

 

Este intercambio de sustancias se efectúa mediante fenómenos (difusión, ósmosis, transporte activo, filtración), que algunas veces se realizan independientemente y otras en forma combinada.

 

  1. Endocitosis

 

La endocitosis es un proceso celular, por el que la célula introduce moléculas grandes o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma. Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis.

 

La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la fagocitosis es mediada por receptores, solo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor; es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo.

 

Mecanismos de transporte celular

 

Las células al relacionarse con su medio, reciben nutrientes y eliminan productos de desecho. La membrana participa en los procesos de intercambio de materiales en ocasiones sin gasto de energía, por procesos denominados transporte pasivo, y a veces con gasto de energía (ATP, molécula rica en energía) proceso llamado transporte activo.

 

  1. Transporte pasivo

 

Es un proceso que no requiere energía, las moléculas se desplazan espontáneamente a través de la membrana a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una zona de alta concentración de solutos a otra zona de más baja concentración de solutos, con el fin de igualar las concentraciones. Aquellas moléculas pequeñas y sin carga eléctrica como el oxígeno, dióxido de carbono y el alcohol difunden rápidamente a través de la membrana mediante este mecanismo. Se distinguen tres tipos de transporte pasivo: difusión simple, difusión facilitada y osmosis.

 

  1. Transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática mediado por proteínas específicas (acuaporinas) y a favor de su gradiente de concentración.

 

  1. Difusión simple. Paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares.

 

Es posible que algunas moléculas como el Na+, K+, Cl- y Ca2+ pasen a través de canales iónicos que constituyen “puertas” de entrada a la célula, y pueden estar permanentemente abiertos o hacerlo sólo transitoriamente. Por ejemplo los canales de Na+, K+ y Cl- en las neuronas cuando los neurotransmisores se unen con los receptores postsinápticos.

 

  1. Difusión facilitada. Transporte celular donde es necesaria la presencia de un transportador (proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana. De esta manera se transportan azúcares, aminoácidos y macromoléculas. Ejemplo: Transporte pasivo de glucosa en las células hepáticas.

 

La difusión se debe a la tendencia de algunas sustancias en solución a distribuirse uniformemente por todo el espacio disponible.

 

  1. Transporte activo

 

Transporte de sustancias a través de la membrana en contra del gradiente de concentración, es decir, de la región de menor concentración a la de mayor concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético (ATP). En el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de “bombas”, en la membrana celular, que permite el ingreso de la sustancia al interior o exterior de la célula. Existen dos tipos:

 

  • Primario, cuando el transporte activo tiene lugar acoplado directamente al gasto de energía, por ejemplo la bomba Na+K+, que acopla 3 iones de Na+, al mismo tiempo bombea 2 iones de K+ hacia el interior, ambos en contra de su gradiente. El proceso se realiza con consumo de ATP y las proteínas que intervienen se denominan “bombas”.

 

  • Secundario, algunas moléculas como la glucosa ingresan a la célula mediante un transporte acoplado con la entrada de Na+. Son moléculas que son transportadas en contra de un gradiente, aprovechando una situación creada por el transporte activo primario. No depende directamente de la energía del ATP.

 

Los mecanismos anteriores no permiten el ingreso de grandes moléculas como proteínas.

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