LOS LÍMITES DE LA CÉLULA: LA MEMBRANA CELULAR

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La membrana celular o plasmática de fine los límites de la célula y mantiene las diferencias entre el exterior y el interior de la misma.

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A través de ella la célula intercambia moléculas en forma selectiva con el medio que la rodea. Por medio de sus receptores, reconocen hormonas, virus y anticuerpos que desencadenan los procesos químicos en su interior.

ESTRUCTURA DE LAMEMBRANA DE LAS CÉLULAS EUCARIOTAS

 La membrana celular tiene un grosor de 7 a 9 nanómetros.  En todas las células está compuesta por una doble capa de fosfolípidos en la que están “embutidos” colesterol y proteínas. En la cara externa hay, además, glucolípidos y glucoproteínas.  El modelo de mosaico fluido elaborado por Singer y Nicolson en 1972, es la concepción de la estructura de la membrana celular aceptada actualmente. Según este modelo, si miramos por fuera de dicha membrana veríamos a las moléculas de proteínas deslizándose lentamente entre los fosfolípidos que forman una armazón viscosa en constante movimiento.

Profa. Silvia Peyre

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Fosfolípidos

Son moléculas anfipáticas, es decir tienen una porción hidrofílica (atrae el agua), en su cabeza y una porción hidrofóbica (repele el agua) en su cola. El armazón fluido de la membrana está formado por varios fosfolípidos diferentes dispuestos en dos capas. Como la célula está siempre rodeada de agua y también tiene agua su citoplasma, la única ordenación posible de los fosfolípidos es formando dos capas, de modo que sus polos hidrófilos estén orientados hacia el exterior e interior de la célula y sus polos hidrófobos se encuentran en el medio de la membrana. Los movimientos que realizan son los responsables en parte de la fluidez de la membrana: 1. Desplazamiento lateral: se desplazan hasta 2 micras en un segundo dentro de la capa que componen. 2. Rotación: pueden girar sobre su eje longitudinal. 3. Flexión: sus colas pueden flexionarse con un movimiento de vaivén. 4. Flip-Flop: cambian de capa.

Colesterol

El grupo hidroxilo (OH) se ubica junto al polo hidrófilo de los fosfolípidos, y sus anillos esteroideos planos y rígidos, interactúan con la base de los ácidos grasos limitando su movilidad; solo se mantiene flexible el extremo libre de éstos. Esta ubicación del colesterol hace que las membranas sean menos flexibles y permeables a las moléculas pequeñas solubles en grasa.

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Proteínas

Se clasifican de acuerdo a su disposición en la membrana: 1. Proteínas integrales: Se ubican a través de todo el espesor de la membrana o parcialmente entre una capa. Aquellas que atraviesan la bicapa conectándose con el medio externo e interno se llaman transmembranosas, tienen regiones hidrofílicas que sobresalen hacia el exterior y el interior de la célula y regiones hidrofóbicas que se sitúan entre los ácidos grasos de las dos capas de fosfolípidos. 2. Proteínas periféricas: Se ubican adosadas en el exterior de cada capa, unida a los extremos hidrofílicos de los fosfolípidos y proteínas integrales.

Glúcidos

Sólo están la cara externa de la membrana. En su conjunto constituyen el glicocálix 1. Glucoproteínas: Están constituidas por cadenas de oligosacáridos unidas a proteínas transmembranosas. Aumentan la adherencia entre las células y, junto con los glucolípidos, parecen proteger la superficie celular. Además actúan como receptores específicos de hormonas, virus y anticuerpos. 2. Glucolípidos: Están constituidos por cadenas de oligosacáridos unidas a ácidos grasos. El extremo lipídico de la molécula queda en el interior de la membrana y el otro extremo se sitúa en el exterior.

Profa. Silvia Peyre

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FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA  Reconocimiento celular: Se hace evidente cuando los gametos masculinos sólo reconocen a los femeninos de su misma especie en la fecundación, los receptores de membrana identifican a las células de un mismo tejido u organismos invasores (virus, bacterias, células trasplantadas). Está a cargo del glicocálix.  Transporte de sustancias: Permite a la célula ingerir nutrientes esenciales, excretar residuos metabólicos y regularlas concentraciones intracelulares de los distintos iones de modo que haya homeostasis en su interior. MECANISMOS DE TRANSPORTE 1. Transporte pasivo Es un proceso espontáneo sin consumo de energía metabólica, debido a una diferencia de concentración de sustancias o de cargas iónicas. La diferencia de concentración provoca el desplazamiento de moléculas, que se dirigen desde donde tienen mayor cantidad a donde su número es menor. A esta diferencia de concentración se la denomina gradiente de concentración. A. Difusión simple Depende del gradiente de concentración, el tamaño de las moléculas y la liposolubilidad. Se puede realizar a través de la bicapa o a través de canales proteicos. Por este mecanismo son transportadas el agua, las moléculas liposolubles (alcohol etílico, vitamina A), moléculas pequeñas no solubles en agua (oxígeno, dióxido de carbono, nitrógeno). La difusión de agua a través de la membrana plasmática se denomina ósmosis. B. Difusión facilitada Se realiza por intermedio de proteínas transmembranosas que desplazan moléculas solubles en agua que no podrían atravesar la bicapa, monosacáridos y aminoácidos. Las proteínas que intervienen son las llamadas “de canal” que forman poros hidrofilicos por donde pasa el soluto y las “transportadoras” que actúan como puertas de vaivén, se unen al soluto y cambian su configuración permitiendo su transferencia.

Profa. Silvia Peyre

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2. Transporte activo Algunas sustancias deben pasar por la membrana desde donde tienen menor concentración hacia donde su concentración es mayor. Este tipo de transporte necesita del consumo de energía metabólica para determinar el pasaje en contra del gradiente de concentración. Las moléculas de ATP aportan la energía necesaria para este proceso. También es importante la presencia de proteínas transportadoras ya que son las únicas capaces de promover este fenómeno. Un caso de especial interés corresponde a la bomba de sodio y potasio, donde una proteína transportadora moviliza iones contra el gradiente de sus concentraciones. Esta proteína traslada Na+ hacia el exterior y K+ hacia el interior. El aporte de energía por intermedio de las moléculas de ATP permite que por cada una se movilicen tres iones de Na + y dos de K+. La diferencia de cargas genera un gradiente de concentración iónica llamado “potencial de membrana” que es muy útil en los procesos de conducción de estímulos.

Otros dos fenómenos de transporte activo corresponden a:  Endocitosis: la célula incorpora elementos de gran tamaño (bacterias, virus, macromoléculas, etc.) sin dañar la membrana plasmática. Para ello ha desarrollado mecanismos basados en la formación de vesículas en cuyo interior se sitúan estos elementos. Puede ser de dos tipos: 1. Pinocitosis: La célula ingiere líquidos y sustancias disueltas que ingresan en pequeñas vesículas. 2. Fagocitosis: Las células incorporan partículas grandes o incluso microorganismos en el interior de vesículas como fagosomas, que se unen a los lisosomas originando vacuolas digestivas.

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 Exocitosis: La célula elimina elementos de gran tamaño sin dañar la membrana plasmática.

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