La Membrana Plasmatica

Temas 3 y 4: Membrana plasmática, papeles fisiológicos:

La membrana plasmática es una capa muy delgada que envuelve la célula. Una de sus caras está en contacto con el medio extracelular y la otra con el citosol o hialoplasma. Es un filtro altamente selectivo, que mantiene la diferencia de concentraciones entre el medio externo e interno, permite que entren los nutrientes en el interior y que los productos de desechos salgan.

1-. Estructura:

No puede verse al microscopio óptico, se necesita la microscopia electrónica para ver la bicapa. Se observan dos láminas densas u oscuras de 20 A de espesor, una orientada hacia el medio extracelular y otra al interior, separadas por una banda clara de 35 A. Existen asimetrías, debidas fundamentalmente a la presencia del glucocalix en el exterior.

2-. Composición química:

En 1972, Singer y Nicolson denominaron a la membrana plasmática como mosaico fluido.

Todas las membranas biológicas están compuestas por lípidos formando una bicapa y proteínas. Esto se pone en manifiesto con el experimento de la criofractura, fractura de la membrana una vez congelada.

A-. Lípidos: (40-60%)

Todas las moléculas lipídicas son anfipáticas, tienen dos polos, uno hidrófilo hacia el exterior y otro hidrófobo hacia el interior. Por ello su disposición es una barrera casi impermeable a moléculas hidrosolubles.

En medio acuoso forman la bicapa, se agrupan, se ensamblan y esconden las colas hidrófobas, presentando las cabezas al medio acuoso.

Los lípidos se mueven con gran soltura y fluidez por la membrana (flexión, rotación, difusiones laterales). Suelen girar y desplazarse dentro de la monocapa, y excepcionalmente pasar de una a otra (Flip- Flop). Esta fluidez está condicionada por: la cantidad de colesterol, que fija las moléculas, pero a bajas temperaturas impide la inmovilidad por congelación, el tamaño de las colas hidrocarbonadas, cuanto mayores son, hay más interacciones y menos fluidez, los enlaces dobles, que causan el efecto torbellino, y la temperatura, directamente proporcional a la fluidez.

Hay tres tipos de lípidos, los fosfolípidos (60 %), el colesterol (25%), en proporción 1 a1con los fosfolípidos y los glucolípidos (5%, generalmente esfingomielina unida a oligosacáridos, que siempre se encuentran en el exterior y varían mucho de una especie a otra e incluso en la misma especie. Hay dos tipos, galactocerebrósidos y gangliosidos, según el glúcido que los forma.

B-. Proteínas: (50- 70%)

Numerosas y muy variadas, hay varios tipos. Las transmambranales y las integrales, unidas a los lípidos de la membrana, y las periféricas, unidas a otras proteínas por enlaces no covalentes, y se encuentran en el exterior o interior.

Se pueden difundir por la bicapa, como se comprueba al producir células híbridas de ratón y humano, y colorear de forma diferente a las proteínas. Al cabo de un rato están mezcladas.

Desempeñan las funciones el la membrana.

*Balsas lipídicas: zonas menos fluidas donde se ejercen más funciones. Hay más proteínas y se acumulan las esfingomielinas, el colesterol y los glucolípidos.

C-. Glucolípidos: (2-10%)

Los glucolípidos y las glucoproteínas recubren a la célula formando el glucocalix. Las glucoproteínas son más abundantes, y pueden presentar más de una ramificación de glúcidos, mientras que los glucolípidos sólo una.

Los glúcidos que se presentan son glucosa, galactosa, manosa, glucosamina y ácido siálico. Este se encuentra en los extremos y es el responsable de la carga negativa.

La función del glucocalix es la de proteger a la célula de posibles daños y el reconocimiento celular de estas cadenas carbohidratadas.

3-. Propiedades de la membrana:

A-. Autoensamblaje y autosellado: cuando los fosfolípidos se encuentran en medio acuoso, y al ser hidrófobos en la parte de la cola, tienden a autoensamblarse y a cerrarse sobre sí mismos.

B-. Fluidez: la bicapa lipídica es fluida, ya que los fosfolípidos pueden moverse libremente y raramente pasar de una monocapa a otra. También pueden rotar sobre sí mismos.

C-. Asimetría: algunos fosfolípidos son distintos en la monocapa externa y en la interna, pero esta asimetría está producida mayormente por el glucocalix.

D-. Permeabilidad de la membrana.

4-. Fisiología de la membrana:

A-. Entrada y salida de sustancias:

La célula debe hacer numerosos intercambios con el medio externo, que dependen de la forma, carga y naturaleza de la sustancia. Pasan libremente las moléculas pequeñas hidrófobas, y las moléculas pequeñas polares y no cargadas.

No pasan las grandes moléculas polares y no cargadas y los iones.

• Transporte de moléculas pequeñas:

La velocidad de transporte varía según una serie de cualidades. Si no tenemos en cuenta las proteínas, las moléculas más veloces serán las más pequeñas, hidrófobas y menos cargadas. Las moléculas cargadas no pasan por la bicapa por pequeñas que sean.

Las proteínas de transporte atraviesan completamente la bicapa, así que la sustancia no entra en contacto con el componente hidrófobo.

a-. Transporte pasivo:

No consume energía, y es a favor del gradiente de concentración. Puede ser por difusión simple, directamente a través de la bicapa, o por difusión facilitada, para la que se necesitan proteínas reguladas por ligando o por voltaje, o permeasas que se unen a las moléculas, dando lugar a un cambio conformacional que la ayuda a entrar.

b-. Transporte activo:

En contra del gradiente de concentración, se necesita aporte energético procedente de la hidrólisis del ATP. Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio, que bombea tres iones de Na hacia fuera y dos de K hacia dentro.

• Transporte de macromoléculas y partículas:

Se utilizan dos procesos, el de endocitosis y el de exocitosis. Son respuestas localizadoras de la membrana plasmática. Las partículas atraviesan límites celulares rodeados de membrana formando vesículas y con gasto de energía.

Ambos procesos se pueden producir de dos maneras: de forma constitutiva, continuamente y no necesitan ninguna señal, y

...