La membrana plasmática.

3.2.- La membrana plasmática.

Representa el límite entre el medio extracelular y el intracelular. Solo se observa con el microscopio electrónico de trasmisión.

Composición química.

Están compuestas por lípidos, proteínas y glúcidos.

·         Lípidos. Constituida por tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y esteroles. Todos ellos tienen carácter anfipático.

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 su permeabilidad).

De la fluidez depende de importantes funciones de la membrana, como el transporte o la función inmunitaria.

·         Proteínas. Confieren a la membrana sus funciones específicas, y son características de cada especie. La mayoría de ellas tienen estructura globular, y se pueden clasificar según sea el lugar que ocupen en la membrana.

·         Glúcidos. Formando glucoproteínas y glucolípidos, se localizan en la cara externa de la membrana plasmática. Constituyen la cubierta celular o glucocálix a la que se atribuyen funciones fundamentales:

-          Protege.

-          Confiere viscosidad.

-          Presenta propiedades inmunitarias, representan los antígenos característicos de los grupos sanguíneos.

-          Reconocimiento celular.

-          Contribuye al reconocimiento y fijación.

Estructura de la membrana.

Modelo del mosaico fluido:

-          La bicapa lipídica es la red cementante y las proteínas están embebidas en ella. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

-          Las membranas son estructuras asimétricas.

Funciones de la membrana biológica.

-          Actúa como un filtro selectivo bidireccional.  Debido a su interior hidrofóbico, impide prácticamente  el pasó de todas las moléculas solubles en agua. Sin embargo, su permeabilidad selectiva permite la salida de catabolitos y de algunas sustancias de síntesis, y la entrada hacia el citosol de las sustancias necesarias para el correcto funcionamiento celular.

-          Debe permitir el intercambio de moléculas necesarias para la vida celular, por tanto contiene los mecanismos para transportar físicamente moléculas.

-          Actúa como una barrera semipermeable, permitiendo el paso, de determinadas sustancias a favor o en contra de un gradiente de concentración, osmótico o eléctrico.

Las funciones de la membrana son:

·         Transporte iónico y molecular mediante: fagocitosis, endocitosis, pinocitosis y exocitosis.

·         Reconocimiento de información.

·         Reconocimiento y adhesividad celular.

Receptores de membrana.

La transducción de señales es la respuesta de la célula a estímulos externos; las células son capaces de responder a estímulos y señales externas gracias a ciertas moléculas situadas en la membrana plasmática denominadas receptores de membrana, de naturaleza proteica, reconocen de forma específica a una determinada             molécula-mensaje. Las células dotadas con receptores de membrana reciben el nombre de célula diana.

La actividad fisiológica de las células diana se ve afectada por un solo tipo de   molécula-mensaje.  Sin embargo, una misma molécula-mensaje puede interactuar con varios receptores, como las hormonas, neurotransmisores o factores químicos.

A la molécula-mensaje se la denomina primer mensajero, y al unirse a su receptor de membrana induce a este un cambio en la conformación molecular que produce una señal de activación de una molécula o segundo mensajero. Este actúa estimulando o deprimiendo alguna actividad bioquímica.

  

Transporte pasivo.

Se efectúa a favor de gradientes y sin consumo de energía.

·         Difusión simple. Como O₂, CO₂, etanol, urea, etc… deslizándose entre los fosfolípidos. Se trata de moléculas sin carga o con carga neta cero. Determinadas proteínas de la membrana, llamadas proteínas canal, forman “canales acuosos” a través de la bicapa lipídica que permiten el paso de sustancias con carga eléctrica, incluyendo iones, a favor del gradiente de concentración.

·         Difusión facilitada. Se transportan glúcidos, nucleótidos, aminoácidos… Siempre se produce a favor de los gradientes. Ese transporte se lleva a cabo a través de las llamadas proteínas transportadoras o “carriers”.

Transporte activo.

Se realiza en contra de gradientes e implica un consumo de energía. Solo puede realizarlo algunos tipos de proteínas denominadas bombas.

Bomba de sodio-potasio.

La bomba de sodio-potasio es uno de los mecanismos más importantes de este tipo de transporte. La mayoría de las células animales tienen su medio interno una elevada concentración de iones K⁺, mientras que la de Na⁺ es superior en el medio extracelular.

Las diferencia de concentraciones se deben a la actividad de la bomba de Na⁺/K⁺, que bombea de manera simultánea tres iones de Na⁺ hacia el exterior y dos iones de K⁺ hacia el interior, en contra de los gradientes de concentración; para ello se necesita consumir energía liberada en la hidrólisis del ATP

La bomba es responsable del mantenimiento del potencial de membrana, que es la diferencia de carga eléctrica entre los dos lados de la membrana, es decir, entre la matriz extracelular y el citoplasma. El exterior de la membrana es positivo, frente al interior que es negativo.

Transporte de moléculas de elevada masa molecular.

Para el transporte de este tipo de moléculas existen tres mecanismos principales: endocitosis, exocitosis y transcitosis.

§  Endocitosis.

La célula capta partículas del medio externo, lo hace mediante una invaginación de la membrana. Los lisosomas se unen a las vesículas para que el material ingerido sea degradado y utilizado posteriormente por la célula.

Pinocitosis.

Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina.

Fagocitosis.

Se forma grandes vesículas revestidas o fogosomas que ingieren microorganismos  y restos celulares.

Endocitosis mediada por receptor.

Es un mecanismo en el que solo endocita la sustancia para la cual existe el correspondiente receptor en la membrana. Una vez formado el complejo ligando-receptor, se forma la correspondiente vesícula endocítica revestida, que sufrirá diversos procesos en el interior celular.

-          Es el procedimiento característico para la incorporación de macromoléculas como la insulina, el colesterol o el hierro, que pueden estar presentes en concentraciones no muy altas en el medio extracelular.

-          Esta modalidad de endocitosis es típica de células como los macrófagos, los histiocitos o los neutrófilos.

§  Exocitosis.

Las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática para ser vertidas al medio extracelular. Requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen, es necesaria la colaboración del calcio.

Mecanismo de la exocitosis.

Cuando una vesícula secretora se fusiona con la membrana plasmática para descargar su contenido, la superficie interna de la membrana de la vesícula se convierte en la superficie externa de la membrana plasmática, mientras que la superficie externa de la vesícula secretora formara la parte de la superficie interna de la membrana plasmática.

Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula o sustancia de desecho.

§  Transcitosis.

Es  típico de las células endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos, transportándose así las sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean a los capilares.

Mecanismo de la transcitosis.

Es un mecanismo de transporte transcelular. La célula engloba la sustancia extracelular mediante una invaginación que da lugar a una vesícula que se mueve a través de la célula para expulsar la sustancia en el lado de la membrana.