Bio de celulas LA MEMBRANA PLASMATICA

LA MEMBRANA PLASMATICA

La membrana plasmática o celular separa el medio intracelular del extracelular y es la principal responsable del control de la entrada y salida de sustancias de la célula. Por su diminuto espesor, la membrana no es visible en el microscopio óptico, pudiendo sólo ser vista en el microcopio electrónico. Sin embargo, su existencia ya era conocida antes de que éste último fuera creado, gracias a la utilización de técnicas indirectas. La observación de que el volumen de las células se altera de acuerdo a la concentración de las soluciones en que ellas son colocadas, ha sido uno de los primeros indicios de la existencia de la membrana celular.

La membrana participa de numerosas funciones celulares. Es responsable de la mantención de la constancia del medio intracelular. Para que las células funcionen, crezcan y se multipliquen, es necesario que las sustancias adecuadas sean seleccionadas y transferidas hacia dentro de la célula, y las sustancias innecesarias sean impedidas de penetrar o, eliminadas del citoplasma. Gracias a sus receptores específicos, la membrana tiene la capacidad de reconocer otras células y diversos tipos de moléculas, como por ejemplo, las hormonas. Este reconocimiento por la unión de una molécula específica (señal química o ligante) con el receptor de la membrana, desencadena una respuesta que varía según la célula y el estímulo recibido. La respuesta puede ser una contracción o movimiento celular, inhibición o estimulación de la secreción, síntesis de anticuerpos, proliferación mitótica, etc. A través de sus membranas ciertas células se unen firmemente unas a las otras, formando muchas veces capas que delimitan compartimientos diferentes. Ejemplo de esto son la barrera hematoencefálica y hematotesticular. En varios tejidos, las membranas de las células contiguas pueden establecer canales de comunicación entre sí, por donde tiene lugar el cambio de moléculas e iones que participan de la coordinación de actividades de esos grupos celulares.

Además de la membrana plasmática,  las células eucariontes poseen un sistema de membranas muy elaborado (envoltura nuclear, retículo endoplásmico, cloroplastos, aparato de Golgi) que dividen la célula en compartimientos. Las mitocondrias y cloroplastos están divididos internamente por membranas, ampliando aún más el compartimiento intracelular. Así, la célula ejecuta en forma separada y con una mayor eficiencia funciones especializadas que no podrían ser realizadas en un único compartimiento.

Gracias al aislamiento de membranas se descubrió que la membrana plasmática y las demás membranas celulares están constituidas principalmente por lípidos, proteínas e hidratos de carbono, pero la proporción de éstos componentes varía mucho, según el tipo de membrana. Por ejemplo, las membranas de mielina que recubren las fibras nerviosas y tienen el papel de aislante eléctrico, contienen un 80% de lípidos, mientras que las membranas mitocondriales internas, metabólicamente muy activas, contienen apenas un 25% de lípidos, presentando un predominio de las proteínas responsables del alto metabolismo de estas membranas.

Lípidos de las membranas: son moléculas largas con un extremo hidrofílico y una cadena hidrofóbica, es decir, son anfipáticas. Entre los lípidos frecuentes en las membranas se encuentran los fosfoglicéridos (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y fosfatidiltreonina), esfingolípidos y colesterol. Los fosfoglicéridos y los esfingolípidos contienen fosfato y son llamados fosfolípidos. Otro constituyente antipático importante de las membranas son los glicolípidos, designación genérica para todos los lípidos que contiene hidratos de carbono, con y sin radicales fosfato. Los glicolípidos más abundantes en las células de los animales son los glicoesfingolípidos, que son componentes de muchas receptores de la superficie celular. Los hidratos de carbono son en general moléculas de seis átomos de carbono /hexosas), como la glucosa, manosa, fructosa y galactosa. Las membranas de las células animales contienen colesterol, lo que no ocurre en los vegetales, que poseen otro tipo de esteroles.

Todas las membranas presentan la misma organización básica, estando constituidas por  dos capas lipídicas fluidas y contínuas, donde están insertas moléculas proteicas, constituyendo un mosaico fluido. Ese modelo es válido para TODAS las membranas celulares. Las dos capas lipídicas están asociadas debido a la interacción hidrofóbica de sus cadenas apolares. Las proteínas de la membrana poseen porciones hidrofílicas e hidrofóbicas y se encuentran inmersos en la capa lipídica, de tal modo que:

1. las porciones hidrofóbicas de las proteínas están al mismo nivel de las cadenas hidrofóbicas de los lípidos
2. las porciones hidrofílicas de las proteínas quedan a la altura de las cabezas polares de los lípidos, en contacto con el medio extracelular o con el citoplasma.

Por lo tanto, la membrana esta constituida por una capa hidrofóbica media y por dos capas hidrofílicas, una interna y otra externa.

Varios experimentos han demostrado que las proteínas se desplazan con mucha facilidad en el plano de la membrana. Por ejemplo, la fusión de células humanas con células de ratón, muestra que después de la fusión de las células, las proteínas de las membranas de las células humanas se desplazan rápidamente, mezclándose con las proteínas de la membrana de la célula del ratón. Otro experimento que demuestra la fluidez de la membrana es el observado cuando se adiciona la lectinas concanavalina A a un cultivo de amebas. Esa lectinas tiene la propiedad de unirse a ciertas glicoproteínas de la membrana y ha sido utilizada para el estudio de ellas, las cuales actúan como receptores. Los receptores que normalmente se distribuyen por toda la membrana, al unirse a la concanavalina migran rápidamente, impulsadas por el citoesqueleto, hacia una región determinada donde quedan concentrados formando un capuchón.

La actividad metabólica de las membranas depende principalmente de las proteínas. Estas pueden ser divididas en dos grandes grupos, las integrales o intrínsecas y las periféricas o extrínsecas, dependiendo de la facilidad de extraerlas de la bicapa lipídica. Las integrales están firmemente asociadas a los lípidos y sólo pueden ser separadas de la fracción lipídica a través de técnicas drásticas, como el uso de detergentes. El 70% de las proteínas de la membrana son integrales que corresponden a la mayoría de las enzimas de la membrana, , proteínas responsables de los grupos sanguíneos, transportadores, receptores de hormonas, drogas, etc.

Algunas de las proteínas integrales atraviesan completamente el doble capa lipídica, sobresaliendo en ambas superficies de la membrana, siendo denominadas proteínas transmembrana. Estas pueden atravesar la membrana una sola vez, o varias veces, recibiendo entonces el nombre de proteínas transmembrana de tránsito múltiple.

Las proteínas extrínsecas pueden ser aisladas fácilmente por la utilización de soluciones salinas.

El conocimiento sobre las proteínas de la membrana plasmática ha sido facilitado por el estudio de la membrana de los glóbulos rojos, porque estos corpúsculos no poseen un sistema interno de membranas. En ellos la única membrana existente es la membrana plasmática, que puede ser aislada junto al citoesqueleto subyacente.

La membrana plasmática es asimétrica

Existe una fuerte asimetría entre las dos caras de la membrana plasmática, tanto en la composición de lípidos como en las proteínas. Por ejemplo, en la membrana de los eritrocitos la capa lipídica externa es más rica en fosfatidilcolina, mientras que en la interna, en contacto con el citoplasma, predominan la fosfatidiletanolamina (lecitina) y fosfatidilserina. Otra diferencia consiste en la distribución de las moléculas de glicolípidos y glicoproteínas que se orientan con los extremos que contienen azúcares sobresaliendo en la superficie de la célula y NUNCA en la cara citoplasmática de la membrana.

En la cara externa aparecen los extremos de las proteínas integrales, incluyendo los glúcidos de las glicoproteínas, como los que están unidos a lípidos (glicolípidos), formando en conjunto una capa de azúcares, en la cara externa de la membrana, denominada glicocalix.

La membrana plasmática tiene una estructura trilaminar, la cual también se aprecia en todas las membranas de la célula. Por eso, la estructura trilaminar fue denominada unidad de membrana o membrana unitaria. La lámina central, clara, mide cerca de 3,5 nm y las láminas oscuras miden aproximadamente 2 nm cada una. El espesor total de las membranas unitarias varía de 7 a 10 nm.

A pesar que son morfológicamente parecidas, las unidades de membrana no son iguales, ni en la morfología ni en sus funciones. Aunque la organización molecular básica de las membranas sea la misma, ellas varían mucho en la composición química y en las propiedades biológicas.

Las células están recubiertas por glúcidos

Las células presentan, en la superficie externa de la membrana, una capa de hidratos de carbono unidos a proteínas o a lípidos, denominada glicocalix. El glicocalix está constituido:

1. Por las regiones glucídicas de las moléculas de glicolípidos que sobresalen en la membrana.
2. Por glicoproteínas integrales de membrana o absorbidas después de la secreción.
3. Por proteoglicanos, todos secretados y enseguida absorbidos por la superficie celular.

Los proteoglicanos están formados por proteínas e hidratos de carbono denominados glicosaminoglicanos. Estos son polímeros lineales de disacáridos, donde encontramos repetitivamente la glicosamina.

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