La membrana plasmática es una estructura semipermeable que separa la célula del medio externo. Consiste en una capa doble de fosfolípidos que permite el movimiento de agua y ciertos iones a través de ella, mediante la interacción con proteínas específicas. En los protozoos, la membrana envuelve y absorbe fluidos y material celular nutritivo, y expulsa residuos.
Membrana plasmática
Membranas plasmáticas de dos células
La membrana plasmática es una estructura semipermeable que separa la célula del medio externo. Consiste en una capa doble de fosfolípidos que permite el movimiento de agua y ciertos iones a través de ella, mediante la interacción con proteínas específicas. En los protozoos, la membrana envuelve y absorbe fluidos y material celular nutritivo, y expulsa residuos.
Membrana plasmática, o membrana celular, capa molecular fina que rodea todas las células vivas, marcando el límite entre el contenido celular y el medio externo. La membrana plasmática es una película continua formada por una doble capa de moléculas de lípidos y proteínas, de entre 4 y 5 nanómetros (nm) de espesor, que actúa como una barrera selectiva que permite mantener en el interior de la célula una composición química determinada. La mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera y precisan de la ayuda de proteínas específicas de transporte o de canales proteicos. De este modo, la célula mantiene unas concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas de las que hay en el medio externo. Otro mecanismo de transporte consiste en la formación de pequeñas vesículas, que son pequeños sacos membranosos, que permiten el transporte de macromoléculas y partículas a través de la membrana.
Eritrocitos
Todas las células vivas están rodeadas por una membrana plasmática. Los eritrocitos de la imagen, o glóbulos rojos, son los transportadores primarios del oxígeno a las células y a los tejidos corporales. Su forma y la flexibilidad de su membrana plasmática les permiten penetrar en los capilares más pequeños.
Dr. Tony Brain/Science Source/Photo Researchers, Inc.
La forma de la membrana plasmática puede variar, permitiendo el movimiento y desplazamiento de la célula. La membrana presente en las células de plantas, bacterias, hongos y de la mayoría de las algas está rodeada, además, por una pared celular, una estructura rígida y gruesa compuesta mayoritariamente por polisacáridos (el más abundantes en las plantas superiores es la celulosa). La pared celular mantiene la forma y rigidez de la célula, la protege de daños mecánicos y evita que la célula se seque. Sin embargo, esta pared también limita el movimiento celular y la entrada y salida de materiales.
Diatomeas
Las células de las plantas, de los hongos, de las bacterias y de numerosas algas, presentan la membrana plasmática rodeada por una estructura rígida, denominada pared celular. Las diatomeas, unas algas unicelulares con una pared celular de sílice, forman parte del fitoplancton, un grupo de pequeños organismos fotosintéticos que constituyen la base de las cadenas alimentarias de los océanos.
Peter Parks/Oxford Scientific Films
La membrana plasmática está formada principalmente por dos tipos de moléculas: lípidos y proteínas. Su estructura consiste en una doble capa de lípidos, denominada bicapa lipídica, en la que están inmersas las moléculas de proteínas. Las proteínas son responsables de las funciones específicas de la membrana como el transporte de solutos, la realización de determinados procesos enzimáticos o la comunicación entre distintas células. En la mayoría de las células, la membrana plasmática está formada por un 40% de lípidos y un 60% de proteínas, aunque esta proporción puede variar desde algo menos de un 20% hasta un 75% de proteínas, dependiendo del tipo de célula. Muchos de los lípidos y las proteínas de la capa externa de la membrana tienen azúcares unidos (glucosilados). Esta cubierta de oligosacáridos recibe el nombre de glucocálix.
Membrana plasmática
La membrana plasmática de las células eucariotas es una estructura dinámica formada por 2 capas de fosfolípidos en las que se embeben moléculas de colesterol y proteínas. Los fosfolípidos tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Las dos capas de fosfolípidos se sitúan con las cabezas hacia fuera y las colas, enfrentadas, hacia dentro. Es decir, los grupos hidrófilos se dirigen hacia la fase acuosa, los de la capa exterior de la membrana hacia el líquido extracelular y los de la capa interior hacia el citoplasma. Las proteínas embebidas en las capas de fosfolípidos cumplen diversas funciones como la de transportar grandes moléculas hidrosolubles, como azúcares y ciertos aminoácidos. También hay proteínas unidas a carbohidratos (glicoproteínas) embebidas en la membrana.
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La mayor parte de los lípidos que componen la membrana son fosfolípidos. Las moléculas de fosfolípidos presentan un extremo o “cabeza” hidrófilo y dos cadenas o “colas” hidrófobas, constituidas por ácidos grasos. Las moléculas de fosfolípidos se disponen de manera que sus cabezas hidrófilas se disponen hacia el exterior en cada lado de la membrana y sus colas hidrófobas se sitúan unas enfrente de otras en el interior de la membrana. Esta orientación mantiene las colas hidrófobas alejadas de los fluidos acuosos que llenan y rodean las células.
Las proteínas presentes en la membrana se pueden dividir en proteínas integrales y periféricas. Las primeras están unidas fuertemente a los lípidos, mientras que las segundas están unidas débilmente a los lípidos o a otras proteínas integrales. Algunas proteínas integrales atraviesan la bicapa lipídica, sobresaliendo por ambos lados, mientras que otras están fuera de la bicapa pero permanecen unidas a los lípidos presentes en ella. Las proteínas periféricas se localizan a un lado y otro de la bicapa lipídica.
La membrana plasmática es una estructura fluida, ya que sus componentes tienen capacidad de movimiento; las moléculas de lípidos pueden desplazarse dentro de cada monocapa y las proteínas también pueden moverse lateralmente por la membrana. El movimiento de fosfolípidos y proteínas permite a la membrana cambiar de forma. Esta flexibilidad es de vital importancia para muchos tipos celulares. Por ejemplo, la ameba, un organismo unicelular, puede cambiar de forma extendiendo hacia fuera o estirando una parte de la célula en la dirección del desplazamiento y arrastrando el resto detrás. Los eritrocitos presentes en la sangre pueden cambiar fácilmente de forma cuando se introducen en los capilares más pequeños.
En las células animales, el colesterol también modifica la fluidez de la membrana plasmática. El colesterol es un lípido pequeño que se intercala entre las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos en el interior de la membrana. Esto tiende a mantener fijas las colas hidrofóbicas, lo que hace disminuir la fluidez de la membrana.
Los lípidos y las proteínas que constituyen la membrana plasmática son fabricados dentro de la célula y enviados a la superficie celular. La membrana es una estructura dinámica, donde las moléculas se añaden y se eliminan constantemente, al tiempo que la célula crece y se mueve.
Ameba engullendo a un paramecio
En la imagen se muestra una ameba, un organismo unicelular, atrapando a un paramecio para engullirlo. Para ello, forma dos prolongaciones de membrana, llamadas seudópodos, que van rodeando al paramecio hasta formar una vesícula en el interior de la célula. En la vesícula, los ácidos descomponen el paramecio en nutrientes, que pueden difundirse por el citoplasma de la ameba.
Peter Parks/Oxford Scientific Films
La membrana plasmática forma una barrera muy eficaz alrededor de la célula. Solo unas pocas moléculas pueden atravesar la bicapa lipídica directamente. Muchas sustancias que la célula necesita para sobrevivir no pueden atravesar por sí solas esta bicapa, como la glucosa (un azúcar que la célula necesita para obtener energía), los aminoácidos (que componen las proteínas) y algunos iones, como el sodio y el potasio. La célula utiliza dos sistemas de transporte para trasladar moléculas pequeñas a través de la membrana. Estos dos sistemas reciben el nombre de transporte pasivo y transporte activo y requieren la participación activa de las proteínas de membrana.
En el transporte pasivo o difusión, las moléculas se mueven espontáneamente desde el lado donde están más concentradas hasta el lado donde están menos concentradas, es decir, a favor de su gradiente de concentración. Este transporte no precisa consumo de energía por parte de la célula. El agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y otras pocas moléculas atraviesan directamente la membrana plasmática a través de la bicapa lipídica. Este transporte pasivo recibe el nombre de difusión simple. Sin embargo, hay otro tipo de transporte pasivo, denominado difusión facilitada, en el que el transporte de sustancias se realiza mediante la ayuda de las proteínas transportadoras y las proteínas canal. Estas proteínas canal tienen una estructura tal que solo permiten que una sustancia o un grupo de sustancias estrechamente relacionadas puedan pasar a través de cada tipo de proteínas. Esta especificidad permite a la célula controlar las moléculas que viajan fuera o dentro de la célula.
El transporte activo permite transportar sustancias en contra de su gradiente de concentración; es decir, desde la parte de la membrana donde la sustancia está menos concentrada hasta el lado donde está más concentrada. En este proceso la célula consume energía, que se obtiene del trifosfato de adenosina (ATP). Este transporte se realiza mediante proteínas transportadoras llamadas “bombas”, que tienen un lugar de acoplamiento que permite la unión de una molécula determinada. La bomba de sodio/potasio es un ejemplo de este sistema de transporte.
Otros dos sistemas de transporte permiten el paso de macromoléculas hacia el interior o el exterior de la célula. En la endocitosis, la membrana plasmática forma invaginaciones que engloban las sustancias que van a ser incorporadas al interior de la célula. Estas invaginaciones de la membrana se van poco a poco cerrando y forman vesículas intracelulares que contienen el material ingerido. El segundo mecanismo, denominado exocitosis, es contrario a la endocitosis y se encarga de la secreción de moléculas al exterior. Dentro de la célula se forman vesículas de transporte en cuyo interior hay proteínas y otras moléculas. Las vesículas de transporte se dirigen a la membrana plasmática y se fusionan con ella, liberando el contenido de las vesículas al exterior. La mayoría de las proteínas liberadas por las células animales, como las hormonas o los anticuerpos, salen de la célula mediante un proceso de exocitosis.
En los organismos pluricelulares la membrana plasmática también es un elemento fundamental en la comunicación entre células. Las proteínas inmersas en la membrana actúan como receptores específicos, uniéndose a hormonas y otras moléculas, llamadas moléculas de señalización, que actúan como señales externas provenientes de otras células. En las células animales, ciertas proteínas de membrana también actúan como indicadores que ayudan al sistema inmunológico para distinguir entre las células corporales y las células invasoras. Estos indicadores o marcadores ayudan a desencadenar la reacción inmune que protege a los seres humanos y a otros animales de diversas enfermedades causadas por microorganismos, como bacterias, virus y hongos. Estos marcadores también juegan un papel destacado en el rechazo de órganos y tejidos trasplantados.
En ciertos tipos de células, la membrana plasmática tiene otras funciones adicionales. Algunas proteínas de membrana permiten establecer conexiones o uniones celulares entre dos células, permitiendo la organización en tejidos y órganos. En las bacterias, las proteínas de la membrana participan en la fotosíntesis y otras reacciones que proporcionan energía a la célula.
PREGUNTAS:
¿Que función tiene la membrana plasmática?
¿ por qué está compuesta la membrana plasmática?
realizado por:
alejandro Gómez Martín
Bruno Rivada Lusquiños
