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Membrana plasmática: Estructura y funciones
1- ¿Qué es la membrana plasmática? La membrana plasmática conocida como membrana celular es una cubierta que envuelve y delimita a la célula separándola del medio externo. Funciona como una barrera entre el interior de la célula y su entorno ya que permite la entrada y salida de moléculas a través de ella. Este paso de moléculas es un fenómeno llamado permeabilidad. Pero la membrana no deja pasar fácilmente a todas las moléculas, por lo que es selectivamente permeable. La membrana plasmática es muy delgada, mide de 7 a 10 nanómetros (nm) de grosor, por lo que el microscopio óptico no la detecta, sólo puede ser observada con el microscopio electrónico. Otras funciones de la célula se relacionan con el transporte, la comunicación, el reconocimiento y la adhesión celular. La membrana celular se caracteriza por ser una estructura dinámica, siendo la fluidez una de las características más importantes que posee. Esta fluidez depende de la temperatura, dado que aumenta al aumentar la temperatura. También depende de la naturaleza de los
lípidos que posee, dado que la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de la fluidez. La presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad. En la composición de la membrana el 40% corresponden a lípidos, el 50% a proteínas, y el 10% a glúcidos.
- Los lípidos que constituyen la membrana son fosfolípidos, glucolípidos y colesterol, y su principal función es actuar como una barrera semipermeable.
- Las proteínas que forman la membrana son integrales o periféricas, y sus funciones se relacionan con el transporte y la comunicación.
- Los glúcidos por lo general, se encuentran unidos a lípidos, formando glucolípidos, y a proteínas, generándose las glucoproteínas. Su principal función es constituir la cubierta celular o glucocálix. Las diferentes funciones que exhiben las distintas células, se relacionan el tipo de glúcido que hay en su cubierta. A medida que se ha obtenido información sobre la membrana plasmática, se han propuesto varios modelos que explican como está estructurada y como funciona. El modelo que se acepta actualmente es el modelo de mosaico fluido propuesto por Singer y Nicolson en
Mientras la bicapa lipídica determina la estructura básica de la membrana, las proteínas pueden desempeñar múltiples funciones como:
- Receptores, que captan sustancias del medio y desencadenan respuestas intracelulares. - Enzimas , aceleradores de reacciones químicas. - Transportadores , canales y bombas, encargados de permitir y regular el paso de sustancias a través de la membrana. A veces las proteínas y los lípidos tienen carbohidratos unidos a ellas, formando glucoproteínas y glucolípidos, respectivamente. 2- Movimiento de sustancias a través de la membrana plasmática Para poder vivir y crecer las células necesitan recibir constantemente nutrientes y eliminar las sustancias de desecho antes de que se acumulen en ella y le causen algún daño. También las células secretan sustancias producidas por ellas mismas. Todos los nutrientes, desechos y secreciones deben pasar a través de la membrana. Hay tres formas generales por medio de las cuales las sustancias atraviesan la membrana plasmática:
- Transporte pasivo (no requiere energía)
- Transporte activo (requiere energía)
- Transporte mediado por vesículas a) Transporte pasivo
Es un proceso espontáneo de difusión de sustancias a través de la membrana, en el que no se requiere energía para realizar el trabajo de transportar las sustancias por parte de la célula. Durante el transporte pasivo, las sustancias se mueven de un medio de mayor concentración a uno de menor concentración, es decir, a favor de una gradiente de concentración. Una gradiente de concentración es una medida de la diferencia de concentración de una sustancia en dos regiones. Son mecanismos de transporte pasivo la difusión simple, la ósmosis y la difusión facilitada.
- Difusión simple es el paso de moléculas pequeñas y sin carga eléctrica, como el oxígeno o el dióxido de carbono, a través de la membrana celular. Estas van desde el medio en que se hallan en mayor concentración hacia el medio en donde su concentración es menor, producida por la gradiente de concentración. Por ejemplo, las moléculas de oxígeno entran a la célula si su concentración en esta es menor que en el medio extracelular; en caso contrario, las moléculas de dióxido de carbono salen de la célula y, así, las concentraciones a ambos lados de la membrana tienden a igualarse. - Ósmosis (un caso especial de difusión simple):Se trata del paso del agua a través de una membrana semipermeable; es decir, la membrana deja pasar el agua, pero no los solutos. El agua pasa desde una solución de menor concentración de solutos hacia otra de mayor concentración. El agua atraviesa la membrana de forma que las concentraciones a ambos lados tienden a igualarse. - Difusión facilitada: Las moléculas que no pueden atravesar directa y libremente la bicapa lipídica, a pesar de que su gradiente de concentración es favorable, son transportadas a través de proteínas transmembrana. Las proteínas de transporte se encuentran en la membrana plasmática y en la membrana de los organelos y pueden ser de dos tipos: Proteínas de canal Proteínas portadoras Las proteínas de canal forman poros permeables o canales, en la bicapa lipídica, por medio de los cuales ciertos iones pueden cruzar la membrana. Ej. el sodio (Na+), cloruro (Cl), potasio (K+) Las proteínas portadoras tienen sitios de unión para moléculas específicas. Como resultado de la unión las proteínas portadoras
Otros procesos que permiten el transporte de nutrientes a la célula son la endocitosis, la pinocitosis, la fagocitosis y la exocitosis. a) La endocitosis en un proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante la invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Para ello, hay un estrangulamiento de la membrana, dando origen a una vesícula que encierra el material ingerido. b) La pinocitosis es un proceso que permite a determinadas células y organismos unicelulares obtener líquidos orgánicos del medio exterior, mediante una invaginación, que forma una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula.
c) La fagocitosis es un proceso en el cual, la célula ingiere desechos, bacterias u otros restos celulares. Se lleva a cabo en células especializadas llamadas fagocitos. En la fagocitosis la invaginación de la membrana produce una vesícula que se denomina fagosoma , la cual usualmente se fusiona con uno o más lisosomas que contienen enzimas hidrolíticas. Estas enzimas destruyen y degradan los materiales contenidos en el fagosoma. Por medio de pseudópodos o grandes prolongaciones de la membrana plasmática, las partículas sólidas son envueltas y llevadas al citoplasma de la célula en forma de vacuola fagocítica. Este tipo de ingestión se encuentra en amebas y otros macrófagos.
