Membrana celular: es la estructura que rodea a la célula y la separa del medio. A través de ella se efectúa el intercambio de sustancias químicas que permiten mantener la integridad de la célula y realizar los procesos metabólicos. En las células eucariontes, además de la membrana celular hay otras membranas que separan compartimentos internos.
La membrana celular es una bicapa lipídica compuesta por fosfolípidos (moléculas anfipáticas) y que en las células animales también se observa colesterol; esta bicapa cuenta con proteínas integrales y extrínsecas que le dan la funcionalidad al cumplir roles de transportadores, receptores, catalizadores, unión; y también posee oligosacáridos, carbohidratos unidos a lípidos y proteínas que forman el glucocálix con función de reconocimiento celular.
Funciones de la membrana celular:
- Transduce señales hormonales y nerviosas;
- Conduce potenciales de acción electroquímicos en células excitables;
- Regula el movimiento de sustancias desde y hacia la célula, manteniendo la concentración intracelular de moléculas en los niveles adecuados para que se realicen los procesos celulares básicos.
¿ De qué está formada y cómo se organiza la membrana celular o citoplasmática?
Las investigaciones han confirmado que la membrana tiene una naturaleza lipídica y más aún, han logrado identificar los lípidos que la forman y cómo se organizan.
Bicapa Lipídica
La bicapa presenta 3 tipos de lípidos:
- Fosfolípidos
- Colesterol
- Glucolípidos
1.- Los principales lípidos que forman la bicapa lipídica se llaman fosfolípidos. Estos poseen una región polar o hidrófica (que interactúa con el agua) y otra apolar o hidrofóbica (que no interactúa con el agua). Dadas estas propiedades químicas, es esta organización la que explica por qué los compartimientos intracelular y extracelular se mantienen separados.
2.- El Colesterol es abundante en la membrana de celulas animales. El grupo polar (OH) de la molécula se localiza entre las cabezas polares de los fosfolípidos, en tanto que el resto de la estructura se localiza entre las colas hidrocarbonizadas. El colesterol, dada su localización en la bicapa, constribuye a estabilizar o disminuir la fluidez de la bicapa.
3.- Glucolípidos su estructura es similar a la de los fosfolípidos, sólo que presentan carbohidratos asociados.
Otro tipo de molécula responsable de las otras funciones de la membrana son las proteínas.
Proteínas de la membrana
De acuerdo al grado de asociación con la bicapa, las proteínas de membrana se clasifican en dos grandes grupos:
- Las proteínas extrínsecas o periféricas que se asocian a través de azúcares o lípidos a la monocapa externa o interna de la membrana.
- Las proteínas integrales, que se caracterizan por atravesar la bicapa una o más veces.
Este tipo de proteínas se asocia fuertemente a la bicapa. Ejemplo de proteínas integrales son todos los transportadores de la membrana, receptores para hormonas y neurotransmisores.
Gran parte de las funciones de la membrana son atribuibles a las proteínas, las cuales pueden moverse dentro de la bicapa e interaccionar unas con otras.
Las membranas celulares están costituídas por dos capas lipídicas, con las cadenas apolares (hidrofóbicas) colocadas en el interior de la membrana y los extremos poleres (hidrofílicos) orientadas hacia la superficie de la membrana.
Las moléculas de las proteínas integrales está sumergidas en la capa lipídica, con las porciones hidrofóbicas en el centro y las porciones hidrofílicas en la superficie de la membrana.
Algunas de estas proteínas atraviesan todo el espesor de la membrana (proteínas transmembranas).
Las proteínas periféricas no están sumergidas en la membrana.
La inserción de los microtúbulos y filamentos de actina e la membrana también están representados en este dibujo.
Las moléculas de hidratos de carbono se asocian a proteínas de la membrana, para formar glicoproteínas y lípidos formando glicolípidos que en la membrana plamática, aparecen en la cara externa de la membrana como componentes del glicocálix.
Dibujo esquemático que muestra proteínas transmembrana de tránsito único (a) y de transito múltiple (b). Aunque el dibujo muestre sólo una molécula periférica, localizada en la cara externa de la membrana, la cara interna, como muestra la fig, también presenta proteínas periféricas o extrínsecas.
¿ La membrana es sólida o líquida?
La membrana se comporta más como un líquido que como un sólido, de tal modo que sus componentes pueden moverse con libertad. Este hecho sería comparable con el poinchar con un alfiler el agua contenida en un recipiente, es claro que el agua no se perfora y ni siquiera queda rastro alguno del orificio. Esta propiedad de la membrana se conoce como fluidez y permite entre otras cosas, que la célula varie su forma.
La membrana es un mosaico fluído
Según Singer y Nicholson (1972) la superficie de la membrana citoplasmática se parece a un mosaico de azulejos, en donde la bicapa de fosfolípidos forma la estructura fluídica básica, y en donde una variedad de proteínas van a semejar los azulejos. Estas proteínas se deslizarán lentamente dentro de la bicapa, lo que nos hace pensar que la membrana citoplasmática cambia con el tiempo, aunque sus componentes permanecen constantes.
Modificaciones de la membrana citoplasmática
Las células que forman un tejido, en ocaciones modifican sus membranas, y así contribuyen a que la célula sea más eficiente en el desarrollo de sus funciones. Por ejemplo, las células que forman la pared del instestino delgado, se especializan en la absorción de los nutrientes. Para ello la cara apical de la célula tiene abundantes repliegues de su membrana, formando las microvellosidades, que aumentan unas 100 veces la superficie de absorción de cada célula. En el tejido cardiaco, en cambio, las células tienen refuerzos estructurales que impiden que las células se desgarren durante la contracción y además, verdaderos "canales" por los que pasan señales químicas que permiten que todas ellas se contraigan coordinadamete. Estas son las uniones estrechas y las uniones comunicantes respectivamente.
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