Membranas Celulares

Introducción

La célula fue descubierta hace unos trescientos años por el botánico inglés Robert Hooke, quién cortó una fina capa de corcho y lo observó al microscopio.

En el siglo XIX ya se tenía conocimiento de que los órganos del cuerpo estaban constituidos por tejidos y que las combinaciones de ellos daban origen a los órganos.

Cualquiera que sea su forma y tamaño, las células están constituidas por tres partes fundamentales: membrana celular, citoplasma y núcleo.

La membrana celular está constituida de lípidos y proteínas. La parte lipídica de la membrana está formada por una película bimolecular que le da estructura y constituye una barrera que impide el paso de substancias hidrosolubles.

Las proteínas de la membrana están suspendidas en forma individual o en grupos dentro de la estructura lipídica, formando los canales por los cuales entran a las células, en forma selectiva, ciertas substancias.

La selectividad de los canales de proteínas le permite a la célula controlar la salida y entrada de substancias así como los transportes entre compartimentos celulares. Las proteínas de la membrana no solo hacen que el transporte a través de ella sea selectivo, sino que también son capaces de llevar a cabo transporte activo (transferencia en contra del gradiente de concentración).

Las demás funciones de la membrana, como son el reconocimiento y unión de determinadas substancias en la superficie celular están determinadas también por la parte proteica de la membrana. A estas proteínas se les llaman receptores celulares. Los receptores están conectados a sistemas internos que solo actúan cuando la substancia se une a la superficie de la membrana. Mediante este mecanismo actúan muchos de los controles de las células, algunos caminos metabólicos no entran en acción a menos que la molécula "señal", por ejemplo, una hormona, haya llegado a la superficie celular.

En la membrana se localizan unas glicoproteínas que identifican a otras células como integrantes de un individuo o como extrañas (inmunoreacción).

Las interacciones entre las células que conforman un tejido están basadas en las proteínas de las membranas.

Resumiendo, la estructura de las membranas depende de los lípidos y las funciones dependen de las proteínas.

Membrana Celular

Se le denomina también plasmática o simplemente membrana. Esta es delgada, rodea al citoplasma y es tan delgada que no es visible con el microscopio de luz.

La membrana celular se considera una estructura dinámica cuya constitución le permite, entre otras, recibir y transmitir señales químicas, transportar moléculas, recibir y transmitir los mensajes para el cese de la reproducción y del crecimiento, además de establecer los límites físicos de la célula y resguardar el contenido citoplasmático. La membrana permite el paso de materiales a través de ella, regula el tránsito de materiales hacia adentro y hacia fuera.

La membrana celular es la protección de la célula, su envoltura es selectiva, solo permite el paso de sustancias selectivas a través de su membrana que tiene un espesor de 100A.

Mediante técnicas como la criofactura, la tinción negativo y el M.E de reflexión, se ha podido establecer la presencia de una capa de textura algodonosa con un espesor de 50mm unida a la cara externa de la membrana plasmática, esto es lo que se llama envoltura celular o glicocáliz. La reunión de la envoltura celular y la membrana plasmática constituyen la membrana celular.

Citoplasma

Es la parte de la célula que se encuentra entre la membrana y el núcleo, está formado por un líquido viscoso sumamente variable y de apariencia homogénea.

Es un fluido altamente organizado y atestado de orgánulos entre ellos los siguientes:

Vacuolas

Son espacios dentro del citoplasma lleno de agua; se encuentran rodeados de una sola membrana, su función es la de disolver los elementos en suspensión que entran al interior de la célula.

Ribosomas

Los ribosomas son orgánulos celulares más numerosos, en ellos se acoplan los aminoácidos que conforman las proteínas.

Retículo endoplasmático

Es una red de sacos aplanados, tubos y canales conectados entre sí, característica de las células eucariontes. La cantidad de retículo no es fija en una célula, aumenta o disminuye dependiendo de la actividad celular.

Aparato de Golgi

Está formado por un conjunto de sacos, aunque algunos pueden presentar más de 30 sacos en un organismo. Los sacos aplanados pueden presentar retículos que tienen las funciones de secreción y gluscosilación.

Lisosomas

Un tipo de vesícula relativamente grande, formada comúnmente por el complejo de Golgi. Los lisosomas son fundamentalmente bolsas membranosas que contienen enzimas, que están implicadas en la degradación de proteínas, polisacáridos y lípidos. Si los lisosomas se rompieran la célula misma sería destruida Debido a que participan en la digestión

Mitocondria

Se encuentran entre los orgánulos más grandes de la célula. Las mitocondrias son la principal fuente de energía de las células. De manera adicional, concentran el calcio y conservan un medio cálcico general dentro del citoplasma.

Composición Química.

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.

Bicapa lipídica

Diagrama del orden de los lípidos anfipáticos para formar una bicapa lipídica. Las cabezas polares (de color amarillo) separan las colas hidrofóbicas (de color gris) del medio citosólico y extracelular.

El orden de las llamadas cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica impide que solutos polares, como aminoácidos, ácidos nucleicos, carbohidratos, proteínas e iones, difundan a través de la membrana, pero generalmente permite la difusión pasiva de las moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas sustancias vía complejos de proteína transmembranal tales como poros y caminos, que permiten el paso de glucosa e iones específicos como el sodio y el potasio.

Las dos capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich" con las colas de ácido graso dispuestos hacia el centro de la membrana plasmática y las cabezas de fosfolípidos hacia los medios acuosos que se encuentran dentro y fuera de la célula. También es una membrana finísima que está encima del citoplasma.

Componentes lípidicos

El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.

• Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina, la fosfatidilcolina o lecitina, el fosfatidilinositol y la fosfatidilserina.

• Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida (esfingosina + ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee fósforo; el resto poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente glucolípidos. Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico (ácido siálico).

• Colesterol. El colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula (ya que ese hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos dejados por otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y fluida es la membrana. Se ha postulado que los lípidos de membrana se podrían encontrar en dos formas: como un líquido bidimensional, y de una forma más estructurada, en particular cuando están unidos a algunas proteínas formando las llamadas balsas lipídicas. Se cree que el colesterol podría tener un papel importante en la organización de estas últimas. Su función en la membrana plasmática es evitar que se adhieran las colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana. En las membranas de las células vegetales son más abundantes los fitoesteroles.

Componentes protéicos

El porcentaje

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