Membrana Celular (Membrana Plasmática): Función, Partes, Estructura, Definicion, Características

La Membrana Celular

La membrana celular o plasmática es una barrera que separa el exterior del interior de la célula, pero que es flexible y permeable.

La frontera celular

La interacción de la célula con el medio que la rodea es necesaria para que la primera se mantenga viva, y esto se realiza a través de la membrana plasmática, que es su estructura más externa. Está conformada de lípidos y proteínas encontrándose perforada por pequeños agujeros, a través de los cuales pasan sustancias, tales como el oxígeno, hacia el interior de la célula y salen los productos de desecho, como el dióxido de carbono. Las moléculas que son demasiado grandes para pasar a través de la membrana celular se disuelven en los lípidos de la misma y así son transportados hacia el interior. Otros nutrientes, tales como la glucosa, los ácidos grasos y los aminoácidos que forman las proteínas, pasan al interior de la célula gracias ala presencia de sustancias conocidas como transportadores de membrana. Las células son capaces de discriminar las moléculas, admitiendo unas y descartando otras.

Citosol y citoesqueleto

El citosol es un gel de base acuosa, que presenta gran cantidad de moléculas grandes y pequeñas y en la mayoría de las células es quien ocupa el mayor volumen. En él se producen muchas de las funciones metabólicas más importantes de las grandes moléculas celulares. Al igual que nuestro esqueleto da forma al cuerpo, cada una de las células tiene una configuración a base de finos túbulos y filamentos que se conoce como citoesqueleto.

Transporte de grandes moléculas

Las macromoléculas ingresan o se expulsan de la célula a través de dos mecanismos:

- La exocitosis: movimiento de grandes partículas hacia afuera de la célula, mediante el empaquetamiento del material en un saco membranoso hacia la superficie celular. Este se fusiona con la membrana, se abre hacia el exterior y permite que su contenido se difunda hacia afuera.

- La endocitosis: es la ingestión de macromoléculas con la formación en el interior celular de vesículas procedentes de la membrana. Existen diferentes tipos de endocitosis: la pinocitosis (incorporación de fluido intracelular y pequeños solutos disueltos) y la fagocitosis (incorporación de grandes partículas sólidas como microorganismos).

Programa vital

En el núcleo se encuentran los diminutos cromosomas (en el humano son 46: 44 autosomas y dos cromosomas sexuales), que contienen toda la información necesaria para que la célula funcione. Los cromosomas están conformados por una larga molécula conocida como ADN (ácido desoxirribonucleico), que es un verdadero libro de instrucciones vitales. El ADN contiene unos 100 mil genes.

¿Qué es la Membrana Celular y Plasmática y sus Características?

La membrana celular o plasmática es una estructura laminar formada por fosfolípidos (con cabeza hidrofílica y cola hidrofóbica) y proteínas que engloban a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas. Además, se asemeja a las membranas que delimitan los orgánelos de células eucariotas. También delimita la célula y le da forma.

La membrana citoplasmática o membrana celular es la que rodea a la célula y la protege del mundo exterior, consiste en una bicapa de fosfolípidos que rodea a la célula. Representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular. En las células vegetales, se sitúa bajo otra capa, denominada pared celular.

Las envolturas celulares son capas que separan el medio interno del exterior. Son: la membrana plasmática, que poseen todas las células (eucariotas y procariotas) y las membranas de secreción (que pueden faltar). Son membranas de secreción: la matriz extracelular (de animales), la pared vegetal (de vegetales) y la pared bacteriana (en bacterias).

La membrana citoplasmática está compuesta por proteínas, lípidos e hidratos de carbono. La membrana plasmática tiene un grosor de unos 75 Å (angstrom), vista al microscopio electrónico presenta entre dos capas oscuras una central más clara.

¿Qué función cumple la Membrana Celular?

La membrana celular cumple varias funciones:

  1. delimita y protege las células;

  2. es una barrera selectivamente permeable, ya que impide el libre intercambio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo proporcionan el medio para comunicar un espacio con otro;

  3. permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente de concentración;

  4. poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc.

Los lípidos suponen aproximadamente el 50 % de la composición de la membrana plasmática en una gran mayoría de los seres vivos. Los más importantes son los fosfolípidos, que se encuentran en todas las células, le siguen los glucolípidos, así como esteroides. Estos últimos no existen o son escasísimos en las membranas plasmáticas de las células procariotas.

Las proteínas de la membrana plasmática realizan funciones específicas (transporte, comunicación, uniones con otras células, etc.). Se puede realizar una primera clasificación con relación a los lípidos en:

  • Proteínas integrales: Unidas a los lípidos intímamente, suelen atravesar la bicapa lípidica una o varias veces.

  • Proteína periféricas: A un lado u otro de la bicapa lipídica, están unidas debilmente por enlaces de hidrógeno a las cabezas polares de los lípidos de la membrana.

Es evidente que la membrana plasmática es la entrada y salida de todo tipo de moléculas, tanto desechos hacia el exterior, como la aportación de material plástico y energético a la célula. Este paso a través de la membrana plasmática se realiza de dos formas, con pérdida energética (con un trabajo para la célula) o sin ella.

Función básica

La función básica de la membrana plasmática o celular es mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. La combinación de transporte activo y pasivo hace de la membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.

Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.

La membrana celular es una doble capa de lípidos que actúa como una barrera que separa los medios interior y exterior de la célula.

A través de ella, se transmiten mensajes que permiten a las células realizar sus funciones. Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros químicos.

Su grosor es de aproximadamente 7.5 a 10 nanómetros (nm). Es tan fina que no se puede observar, con el microscopio óptico, siendo solo visible con el microscópico electrónico.

La importancia de la membrana celular radica en que la célula necesita recibir, constantemente, materiales para llevar a cabo sus funciones vitales, y los materiales de desecho se deben eliminar.

Controla el paso de sustancias entre la célula, y su ambiente, permite que ingresen ciertas sustancias que actúan como nutrientes del exterior.

Las demás funciones de la membrana, como son el reconocimiento y unión de determinadas sustancias en la superficie celular. A estas proteínas se les llaman receptores celulares. Los receptores están conectados a sistemas internos que solo actúan cuando la sustancia se une a la superficie de la membrana. Mediante este mecanismo actúan muchos de los controles de las células.

Funciones específicas

  • Aísla el citoplasma del medio externo.

  • Regula el intercambio de sustancias esenciales ente el citoplasma y el medio externo.

  • Se comunica con otras células.

  • Identifica a las células como pertenecientes a una especie y como miembros particulares de estas especies. En los organismos multicelulares los tipos celulares específicos, con frecuencia, presentan marcas moleculares únicas, sobre sus superficies celulares.

La membrana tiene encomendadas muchas funciones que se encuentran muy relacionadas, por lo que resulta difícil su estudio por separado.

Función estructural

Constituye la frontera física que mantiene separado el contenido celular del medio extracelular y delimita la forma de la célula. Gran elasticidad en las células aisladas y en las superficies libres de las que forman tejidos.

Función de intercambio de sustancias

A través de la membrana entran unas sustancias, en su mayor parte nutrientes, y salen otras que pueden ser productos de desecho o de secreción elaborados por la célula. Las características más importantes de una membrana celular, su permeabilidad selectiva, es decir, la posibilidad de discriminar qué sustancias pueden o no atravesarla. Existen dos modalidades de transporte, activo y pasivo.

Estructura de la Membrana Celular

La célula es la unidad principal que compone a los organismos multicelulares, esta es la encargada de diferentes funciones básicas e indispensables para el funcionamiento de los organismos vivos, la formación estructural de los diferentes tejidos en los cuerpos, además realiza la mayoría por no decir la totalidad de las funciones metabólicas y por último de una célula se forman las demás células idénticas, por lo tanto es la unidad reproductora.

Estas se conforman de tres principales estructuras, el núcleo que es el encargado de enviar las instrucciones para el funcionamiento, el citoplasma se denomina a una sustancia liquida- gelosa que se extiende entre la membrana nuclear y la membrana celular. Esta última es una especie de capa que delimita el contenido intracelular con el extracelular y permite el intercambio de información de los mismos.

La membrana celular es la encargada de dar forma y estabilidad estructural a la célula, encierra el material celular y lo separa de la parte externa de esta. Está compuesta por diferentes tipos de compuestos entre ellos fosfolípidos y proteínas. Además de dar forma se encarga del movimiento de la célula así como la alimentación y excreción de la misma.

La estructura de la membrana plasmática es sencilla y se basa en una lámina de moléculas lipídicas de un espesor de alrededor de 5 nanometros. Como anteriormente se dijo esta se encarga de que el contenido de la célula no se escape y se mezcle con el medio circundante, por medio de diferentes movimientos entre ellos difusión simple, difusión facilitada y osmosis entre otros además de la exocitosis para expulsar los desechos de la célula.

Las membranas plasmáticas están compuestas principalmente de unas moléculas denominadas lípidos, La parte lipídica está formada por una película bimolecular que le da estructura. Está compuesta por una lámina que sirve de “contenedor” para el citosol y los distintos compartimientos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. existen diferentes tipos sin embargo las más abundantes llamadas Fosfolípidos acomodadas de una manera que forman una cadena doble denominada Bicapa de fosfolípidos, esta es la responsable de las propiedades estructurales de la misma.

Como en la distribución asimétrica de los lípidos en cada capa, también hay grandes diferencias en el patrón de distribución de los lípidos entre diferentes tipos de membranas de una célula o entre membranas equivalentes de diferentes tipos de células. Así, las bacterias llevan colesterol o fosfatidilcolina en sus membranas celulares, mientras que las membranas plasmáticas de los eritrocitos o los recubrimientos de mielina de las células de Schwann contienen casi la mitad de estos dos tipos de lípidos.

En el interior de una célula eucariota aumenta la composición de lípidos de las membranas mitocondriales, con un alto contenido en fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina, una baja proporción de colesterol y la ausencia clara de glicolipidos respecto a otras membranas. También en el interior de una membrana plasmática puede habar una distribución desigual : lo que se le conocen como las islas flotantes de lípidos, que son ricas en colesterol y glicolipidos y por ello poseen una baja fluidez respecto a la membrana circundante, parecen estar en zonas preferidas por las proteínas de membrana con un anclaje a un lípido. Una composición similar tiene la inversión de la membrana en forma de matraz, denominadas caveolas y junto al colesterol y los glicolipidos, son ricas en las proteínas de membrana caveolina. El significado biológico de esta diferente distribución de lípidos, igual que la variedad química de lípidos, aun no se han entendido por completo, posiblemente sirve para ordenar las proteínas en las zonas funcionales o los campos de señal y en lugares preparados con cofactores lipidicos para enzimas asociadas a las membranas.

MEMBRANAS CELULARES: PARTES, COMPOSICIÓN, ESTRUCTURA Y FUNCIONES

La membrana plasmática es una estructura que rodea y limita completamente a la célula y constituye una «barrera» selectiva que controla el intercambio de sustancias desde el interior celular hacia el medio exterior circundante, y viceversa.

La membrana plasmática posee la misma estructura en todas las células. En cortes ultrafinos aparece como dos bandas oscuras separadas por una banda clara, con un espesor de 7,5 nm. Esta organización es común, además, al resto de las membranas biológicas constituyentes o limitantes de los orgánulos celulares, por lo que se denomina unidad de membrana (o membrana unitaria).

La estructura trilaminar observada en la unidad de membrana se corresponde con una bicapa lipídica con proteínas embebidas. Los lípidos se disponen en una bicapa con las zonas hidrófilas (grupos polares) hacia fuera, mientras que las zonas hidrófobas quedan enfrentadas hacia el interior. Las membranas presentan, por tanto, dos caras: una cara externa y una cara interna que, en el caso de la membrana plasmática, está en contacto con el citoplasma celular. Las proteínas pueden estar asociadas a la cara interna o externa, o ser transmembranales (atraviesan la membrana totalmente).

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR. MODELO DEL MOSAICO FLUIDO.

Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se han ido elaborando varios modelos a lo largo del desarrollo de la biología celular. 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 cementante y las proteínas están embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

  • Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.

  • Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de todos sus componentes químicos: lípidos, proteínas y glúcidos

Estructura de la membrana plasmática según el modelo del mosaico fluido.

COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA CELULAR.

La membrana está compuesta fundamentalmente por lípidos y proteínas, y en menor cantidad por glúcidos. Su composición relativa se determinó por primera vez en eritrocitos de rata ( 40% de lípidos y 60% de proteínas ). Posteriormente se comprobado que dicha proporción es muy similar en el resto de las células aunque puede variar en función del tipo celular; por ejemplo, en los hepatocitos de rata la proporción es de un 58% de lípidos y un 42% de proteínas, mientras que en las fibras nerviosas las proteínas alcanzan menos del 25%, y en músculo esquelético de rata, el 65% del total.

Lípidos de membrana

Los lípidos de membrana pertenecen fundamentalmente a tres categorías: fosfolípidos, glucolípidos yesteroles.

- Fosfolípidos. Son los lípidos más abundantes en las membranas biológicas. Presentan una zona hidrófila, que constituye las denominadas cabezas polares (glicerina o glicerol en los fosfoglicéridos), y una zona hidrófoba (ácidos grasos), que forma la cola apolar. Los fosfolípidos poseen, por tanto, un carácter anfipático.

- Glucolípidos. Son muy semejantes a los fosfolípidos, pero contienen oligosacáridos. En las células animales suelen ser derivados de esfingolípidos. En las células vegetales y procariotas, sin embargo, los glucolípidos derivan de los fosfoglicéridos. Sólo aparecen en la cara externa de la membrana plasmática.

- Esteroles. Derivados del colesterol y presentes en la membrana plasmática de las células eucariotas, son más abundantes, por lo general, en las células animales.

La membrana plasmática no es una estructura estática: sus componentes tienen posibilidad de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez.

Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:

  • De rotación: supone el giro de la molécula lipídica en torno a su eje mayor. Es muy frecuente y el responsable, en gran medida, de los otros dos movimientos.

  • De difusión lateral: las moléculas lipídicas pueden difundirse libremente de manera lateral dentro de la bicapa. 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 lipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser muy desfavorable energéticamente.

La fluidez o viscosidad es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como la temperatura (la fluidez aumenta al incrementarse la temperatura), la naturaleza de los lípidos (la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorece el aumento de la fluidez) y la presencia de colesterol (endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad). De la fluidez dependen importantes funciones de la membrana, como el transporte, la adhesión celular o la función inmunitaria. Por ello, las membranas poseen mecanismos de adaptación homeoviscosa encargados de mantener la fluidez.

Proteínas de membrana

Las proteínas asociadas a la membrana pueden cumplir un papel meramente estructural, funciones de reconocimiento y adhesión, o bien estar implicadas en el transporte y el metabolismo celular. Según su grado de asociación a la membrana se clasifican en dos grupos: integrales periféricas.

  • Integrales. Estas proteínas se asocian a la membrana mediante enlaces hidrófobos. Sólo pueden separarse de la membrana si se destruye la bicapa (por ejemplo, con detergentes neutros), Dentro de este grupo existen proteínas transmembranales y proteínas asociadas a la cara externa o a la cara interna de la membrana. Algunas proteínas presentan hidratos de carbono unidos a ellas covalentemente (glucoproteínas) y se disponen siempre en el lado externo de la membrana, como los glucolípidos.

  • Periféricas. Son proteínas unidas a la membrana por enlaces de tipo iónico y se separan de ella con facilidad (por ejemplo, con soluciones salinas, que mantienen intacta la bicapa). Aparecen principalmente en la cara interna de la membrana. En este grupo no existen proteínas transmembranales.

Como se ha visto, la composición de los lípidos y de las proteínas es diferente en las dos caras de la membrana. Por esta razón se dice que las membranas son asimétricas, es decir, se pueden diferenciar las caras interna y externa en función de su composición.

Asimetría de la membrana plasmática.

Exteriormente a la membrana algunas células presentan un glicocáliz, compuesto por glucoproteínas, que pueden interaccionar o estar parcialmente incluidas en la membrana plasmática, y por glucolípidos. Esta matriz extracelular es importante en los procesos de reconocimiento e interacción entre las células y los tejidos.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA CELULAR.

La función principal de la membrana plasmática consiste en limitar la célula y, por tanto, en separar el citoplasma y sus orgánulos del medio que los rodea. Este papel no es pasivo, ya que la membrana actúa como una barrera selectiva para el intercambio y el transporte de sustancias. La membrana celular cumple, además, otras funciones esenciales:

- Producción y control de gradientes electroquímicos, ya que en ella se localizan cadenas de transporte y proteínas relacionadas con los mismos.

- Intercambio de señales entre el medio externo y el medio celular.

- División celular: la membrana está implicada en el control y desarrollo de la división celular o citocinesis.

- Inmunidad celular: en la membrana se localizan algunas moléculas con propiedades antigénicas, relacionadas, por ejemplo, con el rechazo en trasplantes de tejidos u órganos de otros individuos.

- Endocitosis y exocitosis: la membrana está relacionada con la captación de partículas de gran tamaño (endocitosis) y con la secreción de sustancias al exterior (exocitosis).

DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA.

Van dirigidas al desempeño de una función concreta y consistentes en algún tipo de alteración morfológica del contorno de la célula en cualquiera de sus superficies:

- Superficie apical (que da hacia la luz del conducto): son típicas las microvellosidades de algunas células epiteliales. Se tratan de  evaginaciones con forma de dedo de guante que aumentan la superficie de absorción intestinal.

- Superficie basal (lado opuesto a la luz del conducto): también destacan las células epiteliales, concretamente las que en el riñón presentan invaginaciones que aumentan la superficie de reabsorción de agua en el tubo contorneado proximal de las nefronas.

- Superficie lateral: son las denominadas uniones intercelulares que posibilitan las interacciones entre células vecinas. Son de varios tipos: estrechas o impermeables, que no dejan espacio intercelular alguno,comunicantes o en hendidura, que dejan un reducido espacio intercelular, y adherentes o desmosomas, que, aunque con un espacio intercelular mayor, implican una fuerte unión mecánica entre las células.

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