La célula es una entidad altamente compleja y organizada con numerosas unidades y orgánulos funcionales. Muchas de estas unidades están separadas unas de otras por membranas que están especializadas para permitir que el orgánulo cumpla su función. Además, las membranas cumplen las siguientes funciones:
- Protegen la célula o el orgánulo
- Regulan el transporte hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo
- Permiten una fijación selectiva a determinadas entidades químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal
- Permiten el reconocimiento celular
- Suministran unos puntos de anclaje para filamentos citoesqueléticos o componentes de la matriz extracelular lo que permite mantener una forma
- Permiten la compartimentación de dominios subcelulares donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable
- Regulan la fusión con otras membranas
- Permiten el paso de ciertas moléculas a través de canales o ciertas junciones
- Permite la motilidad de algunas células u orgánulos
La membrana plasmática de una típica célula animal está compuesta por un 50% de lípidos y un 50% de proteínas. Sin embargo, como las proteínas son mucho más voluminosas que los lípidos hay 50 moléculas de estos últimos por cada molécula de proteína.
Aproximadamente el 75% de los lípidos son fosfolípidos, lípidos que contienen fósforo. En menores proporciones también está el colesterol y los glicolípidos, que son lípidos que contienen un o varios monosacáridos únidos. Estos fosfolípidos forman una bicapa lipídica debido a su carácter amfipático, es decir por tener una cabeza hidrófila y una cola hidrófoba. La cabeza está formada por un fosfato de un compuesto nitrogenado (colina o etanolamina) y se mezcla bien con el agua. La cola está formada por ácidos grasos que repelen en agua. Las moléculas de la bicapa están orientadas de tal forma que las cabezas hidrófilas están cara al citosol y al líquido extracelular y las colas se enfrentan hacia en interior de la membrana
- Hay cuatro tipos de fosfolípidos en la membrana celular:
- fosfatidilcolina
- esfingomielina (en este fosfolípido la glicerina ha sido sustituída por un aminoalcohol llamado D-4-esfingenina)
- fosfatidilserina
- fosfatidiletanolamina
La composición de la capa interna y externa de lípidos no es la misma, dependiendo de la presencia de proteínas que requieren unirse a determinados fosfolípidos
Los glicolípidos (5% de los lípidos de membrana) son también anfipáticos y se encuentran sólo en la parte extracelular de la membrana. Son importantes para mantener la adhesión entre las células y tejidos y pueden contribuir a la comunicación y reconocimiento entre células. Son el blanco de ciertas tóxinas bacterianas. Uno de los más importantes glicolípidos de membrana es el galactocerebrósido, uno de los principales componentes de la mielina, el aislamiento lipídico de las fibras nerviosas
Los restantes 20% de los lípidos de la membrana están constituídos por moléculas de colesterol que se incluyen entre los fosfolípidos a ambos lados de la membrana. Las moléculas de colesterol confieren una mayor fortaleza a las membranas aunque disminuyen su flexibilidad. Las membranas de las plantas carecen de colesterol.
La capa de fosfolípido es dinámica porque las moléculas de lipidos resbalan de un lado para otro e intercambian su sitio dentro de la misma capa. Igualmente, la bicapa es autosellante: si se perfora con una aguja, al retirar esta el orificio se cierra.
Las son de dos tipos:
1. Proteínas integrales: son aquellas que cruzan la membrana y aparecen a ambos lados de la capa de fosfolípidos. La mayor parte de estas proteínas son glicoproteinas, proteínas que tiene unidos uno varios monosacáridos. La parte de carbohidrato de la molécula está siempre de cada al exterior de la célula
2. Proteínas periféricas: están no se extienden a lo ancho de la bicapa sino que están unidas a las superficies interna o externa de la misma y se separan fácilmente de la misma
La naturaleza de las proteínas de membrana determina su función:
Canales: proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula
Transportadoras: son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos (véase "Transporte de materiales a través de la membrana")
Receptores: Son proteínas integrales que reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan. Estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.
Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana
Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.
Marcadores de la identidad de la célula: son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las células provenientes de otro organismo. Por ejemplo, las células sanguíneas tienen unos marcadores ABO que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. Al estar hacia el exterior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocalix
La función de la membrana es la de proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y de permitir la entrada de nutrientes, iones o otros materiales específicos. También se intercomunica con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.
- GRADIENTE ELECTROQUIMICO
El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del del citosol. En el líquido extracelular los iones más importantes son el Na+ y el Cl-, mientras que en el interior de la célula predomina el K+ y fosfatos orgánicos aniónicos. Como resultado de esto, existe una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrama (potencial de membrana) que se mide en voltios. El voltage en las células vivas es de -20 a -200 mV (milivoltios), representando el signo negativo que el interior es más negativo que el exterior. En algunas condiciones especiales, algunas células pueden tener un potencial de membrana positivo
- PERMEABILIDAD SELECTIVA
La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restingiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva
La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia. La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:
- Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
- Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moleculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos
- Carga: Las moleculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteícos o con la ayuda de una proteína transportadora.
También depende la permeabilidad de una membrana de la naturaleza de las proteínas de membrana existentes:
- Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.
- Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.
En general, estos canales y proteínas transportadoras muy altamente selectivas permitiendo el paso a un única sustancia.
REFERENCIAS
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