La Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una envoltura continua que rodea a la célula y le confiere su individualidad. Todas las membranas plasmáticas tienen una estructura general común, donde los lípidos y las proteínas son los dos componentes mayoritarios.

Lípidos

Los lípidos forman bicapas. Los 3 principales tipos de lípidos en la membrana son los fosfoglicéridos, los esfingolípidos y el colesterol. Estos lípidos son anfipáticos, lo que permite que se formen espontáneamente bicapas (autosamblaje) y que estas bicapas tiendan a cerrarse (autosellado).

Otra propiedad importante de la bicapa lipídica es su fluidez. Las moléculas lipídicas pueden desplazarse libremente dentro de la membrana mediante dos tipos de difusión:

• Difusión lateral: Movimiento dentro de una monocapa. Ocurre con gran rapidez.
• Difusión transversal (flip-flop): Movimiento de una monocapa a otra. Es menos frecuente.

La fluidez depende tanto de la temperatura como de la composición de los ácidos grasos y el contenido de colesterol. La fluidez de la membrana es crucial, y los organismos ectotermos, cuya temperatura varía con la del medio, alteran la composición de los ácidos grasos de sus membranas para mantener una fluidez relativamente constante.

Las bicapas lipídicas son muy impermeables a la mayoría de las moléculas polares. Actúan como una barrera, permitiendo que las células retengan su contenido hidrosoluble e impidiendo la entrada de sustancias no deseadas.

Proteínas

Las proteínas llevan a cabo la mayoría de las funciones específicas de las membranas. Sus principales funciones son:

• Transporte: Transportan moléculas específicas hacia el interior o exterior de la célula.
• Recepción de señales: Actúan como receptores de señales químicas del medio y las transmiten al interior de la célula.
• Actividad enzimática: Catalizan reacciones asociadas a la membrana.
• Soporte estructural: Actúan como puentes estructurales.

Las proteínas se asocian con la bicapa lipídica de diferentes maneras:

• Proteínas transmembrana: Atraviesan la membrana. Pueden ser de paso único o de paso múltiple. Poseen una parte central hidrofóbica que interactúa con la región hidrocarbonada de la bicapa. También se denominan proteínas integrales.
• Proteínas periféricas: Se encuentran en la superficie de la bicapa, ya sea en la cara interna o externa, unidas no covalentemente a otras proteínas de membrana. Algunas tienen enlaces covalentes.

Transporte a través de la Membrana

Transporte Pasivo

El transporte pasivo es un proceso de difusión a través de la membrana que no requiere energía, ya que las moléculas se desplazan espontáneamente a favor del gradiente de concentración, desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración.

• Difusión simple: Permite el paso de moléculas no polares que se disuelven fácilmente en la bicapa lipídica (como O₂, N₂, benceno) y moléculas polares sin carga de tamaño reducido (como el agua).
• Difusión facilitada: Los iones y la mayoría de las moléculas polares (como glucosa, aminoácidos) no pueden atravesar la bicapa lipídica por difusión simple. Su transporte se realiza mediante:
  • Proteínas de canal: Forman poros acuosos que atraviesan la bicapa y permiten el paso de iones de tamaño y carga adecuados. Estos canales se abren de manera transitoria y son canales regulados. Algunos se abren mediante la unión con un ligando (canales regulados por ligando), mientras que otros se abren en respuesta a un cambio del potencial de membrana (canales regulados por voltaje).
  • Acuaporinas: Proteínas que forman canales que permiten que las moléculas de agua pasen rápidamente a través de la membrana. El agua se mueve a favor de su gradiente osmótico. Se han encontrado acuaporinas en la membrana plasmática y en las membranas internas de muchas células.
  • Proteínas transportadoras: Se unen a la molécula a transportar y sufren un cambio conformacional que permite la transferencia de la molécula a través de la membrana. Cada proteína transportadora es específica para un solo tipo de ion o molécula.

Transporte Activo

El transporte activo se realiza en contra del gradiente de concentración y requiere consumo de energía. Las proteínas que intervienen en este tipo de transporte se llaman bombas.

La Bomba Na⁺-K⁺

La mayoría de las células animales tienen una alta concentración de K⁺ y una baja concentración de Na⁺ con respecto al medio externo. Este gradiente se genera porque el movimiento de ambos iones se produce simultáneamente. La bomba Na⁺-K⁺ bombea 3 Na⁺ hacia el exterior y 2 K⁺ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. Esta bomba tiene actividad enzimática de ATPasa y se denomina ATPasa de Na⁺-K⁺.

Las funciones de la bomba Na⁺-K⁺ son:

• Control del volumen celular: La expulsión de Na⁺ es necesaria para mantener el balance osmótico y estabilizar el volumen celular. Si se inhibe su funcionamiento, las células se hinchan y pueden llegar a reventar.
• Excitabilidad celular: La energía potencial almacenada en el gradiente generado por la bomba permite que las células nerviosas y musculares sean eléctricamente excitables.
• Cotransporte: Impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos mediante un sistema de cotransporte. El Na⁺ tiende a entrar en la célula de forma pasiva y arrastra consigo glucosa o aminoácidos.