12 célula membrana - SILADIN Oriente

La célula está
rodeada por una
membrana,
denominada
"membrana
plasmática". La
membrana delimita
el territorio de la
célula y controla el
contenido químico de
la célula. La
membrana
plasmática
representa el límite
entre el medio
extracelular y el
intracelular. Es de gran importancia para los organismos, ya que a su través se transmiten
mensajes que permiten a las células realizar numerosas funciones. Es tan fina que no se puede
observar con el microscopio óptico, siendo sólo visible con el microscopio electrónico.
Presenta las siguientes características:


Es una estructura continua que rodea a la célula. Por un lado está en contacto con el
citoplasma (medio interno) y, por el otro, con el medio extracelular que representa el
medio externo.
Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros
químicos y emitir la respuesta adecuada.
En la composición química de la membrana entran
a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%,
respectivamente.
UNAM, CCH. Plantel Oriente.Área de Ciencias Experimentales.BIOLOGÍA I, 2ª UNIDAD.

Lípidos:
En la membrana de
la célula eucariota
encontramos tres
tipos de lípidos:
fosfolípidos,
glucolípidos y
colesterol. Todos
tienen carácter
anfipático ; es
decir que tienen un
doble
comportamiento,
parte de la
molécula es
hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un
medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica
La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen
posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez. Los movimientos
que pueden realizar los lípidos son:
o
o
o
o
de rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y
el responsable en parte de los otros movimientos.
de difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la
misma capa. Es el movimiento más frecuente.
flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra
gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente,
por ser energéticamente más desfavorable.
de flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los
fosfolípidos.
La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende
de factores como :
o
o
la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.
la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena
corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las
membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.
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
Proteinas
: Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas
(transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos , las proteinas
pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente
(difusión lateral) por la membrana. Las proteinas de membrana se clasifican en:
o
Proteinas integrales: Están unidas a los lípidos intímamente, suelen
atravesar la bicapa lípidica una o varias veces, por esta razón se les llama
proteinas de transmembrana.
o
Proteinas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica
y están unidas debilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u
a otras proteinas integrales por enlaces de hidrógeno.

Glúcidos
Se situan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la
asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos
(glucolípidos), o a las proteinas (glucoproteinas). Esta cubierta de glúcidos representan
el carne de identidad de las células, constituyen la cubierta celular o
glucocálix, a la
que se atribuyen funciones fundamentales:
o
o
o
o
o
Protege la superficie de las células de posibles lesiones
Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de
células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguineas
Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de
los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguineos
del sistema sanguineo ABO.
Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular,particularmente
importantes durante el desarrollo embrionario.
En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide.
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Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se han
elaborado varios modelos de membrana.
En la actualidad el modelo más aceptado es el propuesto por Singer y Nicholson (1972),
denominado modelo del mosaico fluido , que presenta las siguientes características:



Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la
red cemetantey las proteinas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con
los lípidos. Tanto las proteinas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.
Los lípidos y las proteinas integrales se hallan dispuestos en mosaico.
Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución
fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
Las funciones de la membrana podrían resumirse en :
1.
TRANSPORTE
El intercambio de materia entre el interior de la célula y su ambiente externo. Haz clic
para ampliar este tema
2. RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓN
Gracias a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como
receptoras de sustancias.
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La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos
medios acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular.
Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de
desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La
membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de
pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de
moléculas no lipófilas.
Los mecanismos de transporte pueden verse en el siguiente esquema:
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Transporte de moléculas de baja masa molecular:
1. El transporte pasivo. Es un proceso de difusión de sustancias a través
de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de
donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este tranporte puede
darse por:
o Difusión simple . Es el paso de pequeñas moléculas a favor del
gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a
través de canales proteícos.
1. Difusión simple a través de la bicapa (1). Así entran
moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas,
anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y
sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno
atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño
tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina,
también atraviesan la membrana por difusión simple. La
difusión del agua recibe el nombre de ósmosis
2. Difusión simple a través de canales (2).Se realiza
mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran
iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son
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proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está
regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con
neurotransmisores u hormonas, que se unen a una
determinada región, el receptor de la proteína de canal, que
sufre una transformación estructural que induce la
apertura del canal.
3.
o Difusión facilitada (3). Permite el transporte de pequeñas
moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc, que
al no poder, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren
que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas
proteínass reciben el nombre de proteínas transportadoras o
permeasas que, al unirse a la molécula a transportar sufren un
cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el
interior de la célula.
2. El transporte activo (4). En este proceso también actúan proteínas de
membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para
transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce
cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico.
Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.
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o
La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que
bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el
interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su
actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la
energía necesaria para el transporte.
Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el
interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y
K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células
animales gastan más del 30% del ATP que producen ( y las células
nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.
Transporte de moléculas de elevada masa molecular:
Para el transporte de este tipo de moléculas existen tres mecanismos
principales: endocitosis, exocitosis y transcitosis. En cualquiera de ellos es
fundamental el papel que desempeñan las llamadas vesículas revestidas. Estas
vesículas se encuentran rodeadas de filamentos proteicos de clatrina.
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1. Endocitosis: Es el proceso por el que la célula capta partículas del
medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se
engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la
invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido.
Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos
tipos de endocitosis.
1. Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en
disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina.
2. Fagocitosis. Se forman grandes vesículas revestidas o fagosomas
que ingieren microorganismos y restos celulares.
3. Endocitosis mediada por un receptor. Es un mecanismo por el que
sólo entra la sustancia para la cual existe el correspondiente
receptor en la membrana.
Haz clic si quieres ver una fagocitosis animada.
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Pinocitosis
Fagocitosis
Endocitosis mediada por receptor
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2. Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas
en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular
hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular.
Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática
se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al
medio. Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar
sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho.
En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis,
para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el
mantenimiento del volumen celular.
3. Transcitosis.Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia
atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la célula.
Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de células
endoteliales que constituyen los capilares sanguineos, transportándose
así las sustancias desde el medio sanguineo hasta los tejidos que rodean
los capilares.
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Aquí tienes dos animaciones donde puedes ver como se deforma la membrana
en los procesos de endocitosis y exocitosis
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