Membrana celular

Definición

La membrana celular, también llamada membrana plasmática, es la membrana que rodea a todas las células, ya sean procariotas, eucariotas, animales o vegetales. Se encuentra formada por una doble capa de fosfolípidos con moléculas como proteínas o colesterol insertas en las capas de fosfolípidos formando un mosaico. Esta conformación de membrana existe también en prácticamente, todas las organelas.

La idea de que la membrana celular estaba formada por lípidos y proteínas se acuñó en 1915. En ese momento el modelo planteado fue que había dos capas de fosfolípidos dispuestos con las colas hacia adentro, separadas por una delgada capa de proteínas. En 1972 los científicos J. Singer y G. Nicolson descubrieron que las proteínas no formaban una capa delgada entre las capas de fosfolípidos, sino que estos formaban una bicapa como un manto que rodea la célula, en el que se encontraban insertas las proteínas formando un mosaico fluido. Se planteó la fluidez del mosaico, ya que la membrana celular no es una estructura rígida, sino que en su flexibilidad permite el movimiento de las moléculas inmersas como en un mar de fosfolípidos.

Propiedades

La selectividad y fluidez son las principales propiedades de la membrana celular.

• Selectividad: debido a su estructura de mosaico fluido es que las membranas celulares son parcialmente permeables, esto significa que permiten el paso a través de ellas sólo de ciertas sustancias, tanto hacia dentro como hacia fuera de la célula o de las organelas.
• Fluidez: por otra parte, el grado de fluidez de las membranas celulares está dado por el tipo y la cantidad de moléculas que forman dicho mosaico. Así, a mayor cantidad de moléculas de lípidos, la membrana es menos fluida y posee una mayor resistencia mecánica sin impedir el crecimiento o movimiento celular.

Función

La función principal de la membrana celular es separar a la célula del medio que la rodea sin aislarla, es decir que permite el intercambio con el medio. Pero además de esta, existen otras funciones:

Transporte de sustancias hacia dentro y fuera de la célula

Hay dos tipos de transporte celular:

• Transporte pasivo: ocurre sin gasto de energía, es decir que no se consume ATP en el proceso. Este tipo de transporte sucede cuando existe una diferencia en la concentración de determinadas sustancias a uno y otro lado de la membrana celular. El flujo de sustancias siempre es desde el lado de mayor hacia el de menor concentración. A este tipo de flujo se lo denomina a favor de gradiente.
• Transporte activo: a diferencia del anterior este tipo de transporte requiere gasto de energía. Por lo tanto, implica un consumo de ATP. Este proceso ocurre cuando el traspaso de sustancias a través de la membrana es desde el lado de menor hacia el de mayor concentración, es decir en contra de gradiente.

Reconocimiento de otras células

Esto es lo que sucede, por ejemplo, en sistema inmunológico. Todas las células de un individuo poseen la misma información genética que predetermina un conjunto de proteínas de membrana.

Cuando una célula externa ingresa en el organismo, las células propias son capaces de detectar si hay o no diferencias en las proteínas de membrana y qué grado de diferencias existe. Cuando las diferencias son en mayor grado, es que se dispara la respuesta inmune.

Comunicación intercelular

Muchas de las proteínas de membrana tienen carbohidratos asociados que funcionan como “etiquetas”, de esta manera entre células pueden reconocerse esas “etiquetas” y enviar o recibir señales químicas, a través de diversas sustancias que es la forma de comunicación intercelular.

Recepción de hormonas, enzimas y neurotransmisores

Las diversas sustancias responsables de la comunicación intercelular son hormonas, enzimas y neurotransmisores, pero para poder cumplir su función de “mensajeras” necesitan un receptor adecuado. En las membranas celulares esos receptores son proteínas especializadas que se ocupan de recibir y transmitir la señal hacia el interior de la membrana.

Transmisión de señales nerviosas

Las señales nerviosas no son más que un flujo de pequeñas corrientes eléctricas a lo largo de la membrana celular. Esas corrientes están producidas por diferencias de potencial dentro y fuera de la membrana. Los estímulos que dan lugar a esas corrientes se originan en sectores no aislados de las células nerviosas y viajan rápidamente a lo largo de estas a medida que la membrana se polariza y despolariza.

Aislamiento en células nerviosas

Las células nerviosas son las responsables de transmitir impulsos eléctricos. Como se explicó en el párrafo anterior, a través de estas células circulan corrientes eléctricas. Para que ese sistema funcione correctamente y se generen las diferencias de potencial necesarias, estas células deben estar aisladas del entorno, como si fueran cables. Ese aislamiento es posible debido a una sustancia se secretan las células nerviosas llamada mielina. La mielina recubre las células nerviosas como el plástico que recubre el cobre de los cables, evitando así pérdidas de potencial y cortocircuitos.

Adhesión celular

Algunas células se adhieren a otras células a través de proteínas de membrana que funcionan como “ganchos”. Estas proteínas pueden proveer uniones permanentes o temporales y presentan distintos tipos de unión, por ejemplo, las llamadas “uniones gap” en las que las proteínas atraviesan ambas membranas celulares, como las de contacto, en las que las proteínas que ejercen la unión se contactan entre sí por fuera de la membrana.

Partes

Fosfolípidos

Son moléculas formadas por una molécula orgánica de tres carbonos llamada glicerol. Dos de esos carbonos están unidos a cadenas carbonadas más largas denominadas ácidos grasos. El otro átomo de carbono del glicerol se encuentra unido a un alcohol que posee un grupo fosfato. Las dos cadenas de ácidos grasos forman dos “colas” hidrofóbicas, mientras que el alcohol fosforilado forma una “cabeza” hidrofílica.

En las membranas celulares los fosfolípidos se ubican formando una doble capa con las colas hacia el interior de esa doble capa y las cabezas expuestas hacia el medio interior y exterior respectivamente, haciendo que la membrana sea polar e hidrofílica a ambos lados de la célula.

Lípidos

El grado de fluidez de las membranas celulares es crucial para su correcto funcionamiento y está regulada por lípidos.

En las células animales ese lípido es el colesterol. Aunque es sabido que un exceso de colesterol no es saludable, su presencia en la medida apropiada es necesario para mantener la fluidez de las membranas celulares en un amplio rango de temperatura.

En el caso de las células vegetales, que carecen de colesterol, la fluidez se encuentra regulada por moléculas de ácidos grasos con distinto nivel de saturación. A mayor grado de saturación, los ácidos grasos son grasas, en cambio a menor nivel de saturación, son aceites. En ambos casos la calidad y cantidad de los ácidos grasos presentes en las membranas de las células vegetales determina la fluidez y el rango de temperatura que pueden soportar.

Proteínas

Son las moléculas que determinan las funciones de cada membrana. Existe una gran cantidad de proteínas de membrana, pero principalmente pueden dividirse en dos tipos:

• Proteínas transmembrana: son aquellas que atraviesan la membrana celular, por lo tanto, en la misma molécula de proteína existen tres regiones: dos hidrofílicas y una hidrofóbica. Las primeras son las que quedarán expuestas a ambos lados de la membrana, en contacto con el medio acuoso y la otra región es la que queda ubicada en medio de la bicapa de fosfolípidos, en la región hidrofóbica. Estas proteínas se ocupan de tareas como el transporte de sustancias hacia ambos lados de la membrana y de uniones tipo “gap” entre células.
• Proteínas periféricas: Al contrario que las anteriores, estas proteínas no atraviesan la membrana, sino que se encuentran unidas a uno u otro lado de la membrana celular. Por lo tanto, son moléculas hidrofílicas que suelen estar unidas a la membrana y no insertas en ella. A menudo estas proteínas se encuentran unidas a moléculas de carbohidratos y forman lo que se llama glicoproteínas. Se ocupan de tareas como receptores de señales químicas y “etiqueta” de la célula.