Estructura y Propiedades de la Membrana Celular

La membrana celular es una fina película de 75 a 100 Angstroms de grosor que delimita la célula y la separa del medio externo. Según el modelo del mosaico fluido propuesto por Singer y Nicholson, la membrana plasmática está constituida por una doble capa de lípidos a la cual se asocian moléculas proteicas:

Componentes de la Membrana

• Fosfolípidos y Glucolípidos: Tienen una tendencia a girar sobre sí mismos y desplazarse lateralmente por su monocapa, originando la fluidez de la membrana que les permite adaptarse a las condiciones del medio.
• Colesterol: Se localiza en los espacios de los ácidos grasos saturados y se encarga de mantener la estabilidad de la bicapa e impide que los lípidos se unan entre sí.
• Proteínas: Se disponen de manera que los radicales polares quedan fuera de la membrana y los lipófilos en contacto con la parte lipófila.
  • Proteínas periféricas: Son solubles y están adosadas a la bicapa con los radicales polares de los lípidos y de las proteínas integrales.
  • Proteínas integrales: Englobadas en la bicapa, su sector lipófilo se introduce en la bicapa, atraviesan la bicapa y presentan proteínas transmembranales.

Propiedades de la Membrana

• Dinámica: Los lípidos pueden desplazarse y la membrana tiene capacidad de autorrepararse.
• Asimétrica: Los glucolípidos y proteínas forman el glucocálix, que se encuentra en la cara externa de las células animales. (ej. los espermatozoides reconocen a los óvulos, los linfocitos a los antígenos, los virus a las células diana).

Funciones de la Membrana Celular

• Mantener los medios acuosos separados (extracelular e intracelular) gracias a la bicapa impermeable.
• Realizar los procesos de endocitosis y exocitosis.
• Regular la entrada y salida de moléculas y de iones.
• Posibilitar el reconocimiento celular.
• Construir puntos de anclaje para el citoesqueleto y la matriz extracelular.
• Intervenir en la transducción de señales.
• Constituir uniones intercelulares.
• Realizar actividad enzimática.

Transporte a través de la Membrana

Transporte Pasivo

• Difusión simple: a través de la bicapa (membrana lipídica).
• Difusión a través de canales: mediante proteínas de canal.
• Difusión facilitada: mediante proteínas transmembranales (proteínas transportadoras).

Transporte Activo

Se lleva a cabo por determinadas proteínas de membrana y comporta consumo de energía. Permite transportar sustancias en contra de un gradiente.

• Bomba de sodio y potasio (Na+/K+): Es una proteína transmembranal de canal que bombea Na+ hacia el exterior de la célula y K+ hacia el interior. Su actividad como ATP-asa permite el transporte contra el gradiente.
• Bomba de calcio y de protones.

Exocitosis y Endocitosis

La célula transporta estructuras demasiado grandes sin destruir su membrana mediante vesículas membranosas en cuyo interior se sitúan dichas estructuras.

• Exocitosis: Expulsión al exterior de macromoléculas gracias a la fusión de la membrana de la vesícula que los contiene con la membrana plasmática.
• Endocitosis: Entrada de macromoléculas gracias a la formación de vesículas con membrana que los engloban. Tipos:
  • Pinocitosis: La célula ingiere líquidos y sustancias disueltas en pequeñas vesículas.
  • Fagocitosis: La célula ingiere partículas grandes de alimento en el interior de una vesícula. El fagosoma se fusiona con lisosomas que contienen enzimas digestivas, originando una vacuola digestiva para obtener alimento del exterior.

Uniones entre Membranas

• Uniones íntimas: Son nexos que no dejan espacio intercelular, por lo tanto no permite el paso de sustancias. Formadas por claudinas y ocludinas en forma de hilera que conectan con filamentos intracelulares de actina del citoesqueleto.
• Uniones adherentes: Similares a las uniones íntimas, pero formadas por caderinas, dejan un pequeño espacio que permite el paso de sustancias.
• Desmosomas: Dejan un gran espacio intercelular y presentan dos estructuras o placas unidas al citoesqueleto.
• Uniones de comunicación: No permiten el paso intracelular pero sí un pequeño espacio de comunicación entre los citoplasmas de las dos células, permitiendo el intercambio de moléculas entre ellas. Están formadas por 2 conexones, cada uno con 6 proteínas transmembranales, que se unen a otro conexón.

Estructuras Extracelulares

Las células producen capas sobre la superficie externa de la membrana que reciben el nombre de estructuras extracelulares.

Matriz Extracelular

Nexo de unión entre células que forman tejidos, abundante en los tejidos conectivos. Contiene depósitos de fosfato de calcio (tejido óseo), quitina, sílice, y está formada por una sustancia fundamental amorfa y una red de fibras proteicas.

Estructura de la Matriz Extracelular

• Sustancia fundamental amorfa: Formada por proteoglucanos y ácido hialurónico a la que se unen proteínas filamentosas. Los sulfatos de condroitina, al ser muy hidrófilos, retienen gran cantidad de agua.
• Red de fibras proteicas:
  • Elastina: Proteína filamentosa que proporciona elasticidad.
  • Colágeno: Proteína filamentosa que proporciona estructura, resistencia y consistencia.
  • Fibronectina: Una glucoproteína con función adherente, facilita la adhesión entre las células.

La Pared Celular

Presente en células vegetales, la pared celular presenta microfibrillas de celulosa y una matriz en la que hay agua, sales minerales, hemicelulosa y pectina. La matriz se puede impregnar de distintas sustancias:

• Lignina: Proporciona rigidez a la pared, presente en la madera.
• Suberina: Forma la corteza protectora y aislante del fuego.
• Cutina: Presente en las hojas, actúa como impermeabilizante.
• Carbonato de calcio y sílice: Proporcionan rigidez a las hojas.

Estructura de la Pared Celular de las Plantas

• Lámina media: El tabique que se construye entre las dos células hijas, compuesta por pectina.
• Pared primaria: Es la capa de cada célula hija que se construye a ambos lados de la lámina media. Se trata de una cubierta delgada, flexible, constituida por una matriz rica en pectina y microfibrillas de celulosa.
• Pared secundaria: Es la capa que las células maduras construyen entre la pared primaria y la membrana plasmática. Consiste en una capa gruesa y rígida compuesta por microfibrillas de celulosa que proporciona capacidad de sostén.