Membrana Celular (Plasmática o Citoplasmática): Estructura, Composición y Funciones

La membrana celular, también conocida como membrana plasmática o citoplasmática, define el límite entre el espacio extracelular e intracelular. Actúa como una barrera que aísla el contenido de la célula del medio circundante. Su espesor es de aproximadamente 75 Å (angstroms), lo que la hace visible únicamente al microscopio electrónico.

Modelo del Mosaico Fluido

El modelo del mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicholson en 1972, describe la membrana celular como una bicapa lipídica que forma la estructura básica. En esta bicapa, se encuentran inmersas proteínas distribuidas irregularmente a ambos lados. Esta disposición es dinámica y fluida.

Composición de la Membrana Celular

La membrana plasmática está compuesta principalmente por:

• Lípidos
  • Fosfolípidos: Son los lípidos más abundantes. Su naturaleza anfipática (con una región hidrofóbica apolar y una región hidrofílica polar) les permite formar una membrana semipermeable. Los fosfolípidos pueden realizar movimientos como difusión lateral, rotación y flip-flop, que contribuyen a la fluidez de la bicapa.
  • Colesterol: Se une a las cabezas de los fosfolípidos, proporcionando rigidez a la membrana y disminuyendo su permeabilidad.

La fluidez y la viscosidad son propiedades clave de la membrana. Dependen de factores como:

• Temperatura (mayor temperatura -> mayor fluidez).
• Naturaleza de los lípidos (lípidos insaturados y de cadena corta -> mayor fluidez).
• Cantidad de colesterol (mayor colesterol -> menor fluidez).

• Proteínas: Generalmente son globulares y pueden moverse dentro de la bicapa lipídica mediante difusión lateral y rotación, lo que también contribuye a la fluidez. Desempeñan funciones cruciales como:
  • Transporte de moléculas.
  • Comunicación intra y extracelular (transmisión de señales).
  • Actividad enzimática.

Las proteínas de membrana se clasifican en:

• Proteínas integrales (intrínsecas) o transmembranales: Integradas en la bicapa lipídica. Suelen ser proteínas globulares solubles.
• Proteínas periféricas o extrínsecas: Unidas a las regiones polares de los fosfolípidos mediante enlaces débiles (puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas, etc.). Son solubles y desempeñan funciones como el reconocimiento celular y la actividad enzimática.

• Glúcidos: Principalmente oligosacáridos. Sus funciones incluyen:
  • Reconocimiento celular.
  • Actuar como receptores enzimáticos.
  • Protección celular.
  • Respuesta inmunitaria.
  • Identificación celular («DNI» celular).

Es importante destacar que la distribución de lípidos, proteínas y glúcidos en la membrana es asimétrica.

Características del Modelo de Mosaico Fluido (Resumen)

• Los lípidos y las proteínas integrales se disponen en forma de «mosaico».
• Las membranas son estructuras fluidas, permitiendo el movimiento lateral de lípidos y proteínas.
• Las membranas son asimétricas en la distribución de sus componentes.

Funciones de la Membrana Plasmática

• Aislamiento: Separa la célula del medio que la rodea.
• Permeabilidad selectiva: Controla el paso de moléculas debido a la naturaleza hidrofóbica de su interior. Impide la pérdida de sustancias esenciales.
• Transporte de moléculas: Este transporte se puede clasificar en dos categorías principales:

Transporte de Moléculas Pequeñas

Este tipo de transporte no implica cambios visibles en la membrana y ocurre a través de la bicapa (transmembrana).

• Transporte Pasivo: No requiere energía; es un proceso espontáneo que ocurre a favor de un gradiente (electroquímico). Este gradiente puede ser:
  • Gradiente de concentración: Las sustancias se mueven desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración.
  • Gradiente eléctrico: Se debe a una diferencia en la carga eléctrica, generando un potencial de membrana (diferencia de carga entre el exterior y el interior de la célula).

El transporte pasivo puede ser:

• Difusión simple: Ocurre directamente a través de la bicapa lipídica, a favor del gradiente electroquímico.
• Difusión facilitada: Requiere la ayuda de proteínas transportadoras (permeasas) que facilitan el paso de moléculas específicas. Estas proteínas son similares a las enzimas en su funcionamiento, y el sustrato (la molécula transportada) induce un cambio conformacional en la proteína. Ejemplos: azúcares sencillos, aminoácidos, nucleótidos.

• Transporte Activo: Se realiza en contra del gradiente electroquímico y, por lo tanto, requiere energía, generalmente en forma de ATP. Proteínas transmembrana especializadas, conocidas como «bombas» (ej: bomba de Na+/K+, bomba de Ca++), transportan sustancias a través de la membrana.

Transporte de Macromoléculas

Este tipo de transporte *sí* implica cambios visibles en la membrana.

• Endocitosis: Captación de sustancias del exterior. Se clasifica según el tamaño de la partícula:
  • Fagocitosis: Ingestión de partículas grandes (ej: un glóbulo blanco fagocitando una bacteria).
  • Pinocitosis: Ingestión de líquidos o partículas pequeñas.
  • Endocitosis mediada por receptor: Un tipo específico de endocitosis donde las moléculas se unen a receptores específicos en la membrana antes de ser internalizadas.
• Exocitosis: Liberación de sustancias intracelulares. Las vesículas que contienen estas sustancias se fusionan con la membrana plasmática y liberan su contenido al exterior.
• Transcitosis: Combinación de endocitosis y exocitosis. Es característica de las células endoteliales.

Recepción y Transducción de Señales

La membrana plasmática juega un papel crucial en la recepción de información del medio y su transmisión al interior de la célula.

• Receptores de membrana: Proteínas ubicadas en la cara externa de la membrana que reconocen específicamente a moléculas señal (ligandos). Las células que poseen estos receptores se denominan «células diana». El ligando, también llamado «primer mensajero», puede ser una hormona, un neurotransmisor, un fármaco, un factor de crecimiento, etc.
• Mecanismo de transducción: La unión del ligando al receptor en la cara externa de la membrana provoca un cambio conformacional en el receptor. Esto genera una señal que activa una molécula intracelular, conocida como «segundo mensajero». El segundo mensajero, a su vez, activa o inhibe procesos celulares específicos, como la contracción muscular, la transmisión del impulso nervioso, etc.

Otras Funciones

• Control de la división celular.
• Disposición adecuada de moléculas funcionalmente activas (antígenos, anticuerpos, moléculas de histocompatibilidad).