Estructura de la Membrana Plasmática

Los constituyentes más abundantes de la membrana plasmática son las proteínas y los fosfolípidos. La molécula de fosfolípido presenta una cabeza polar y dos cadenas hidrofóbicas, constituidas por ácidos grasos.

Proteínas de la Membrana

Proteínas integrales intrínsecas: incrustadas total o parcialmente en el espesor de la bicapa.

• Se mueven lateralmente en la membrana.

Funciones:

• Función estructural
• Función de bomba
• Portadoras
• Conductoras
• Enzimáticas
• Productoras de anticuerpos

Proteínas periféricas o extrínsecas: adosadas por el lado externo y/o interno de la bicapa. Son las más móviles.

Funciones:

• Uniones transitorias a ciertas sustancias: recibir información, ligar sustancias que han de penetrar en la membrana, participar en reacciones bioquímicas.
• Uniones estables con otras membranas o estructuras intercelulares.
• Uniones facultativas, más o menos estables para fijar elementos que ingresan a la célula.

Entre las proteínas de la membrana se incluyen enzimas, proteínas transportadoras y receptores para hormonas y neurotransmisores.

Glucoproteínas

Están situadas casi exclusivamente en la superficie de la membrana. La carga negativa de la superficie de la célula es atribuible al ácido siálico, con carga negativa de glucolípidos y glucoproteínas.

Composición Lipídica

Los lípidos forman una barrera continua y mantienen la individualidad celular.

• Fosfolípidos principales: los más abundantes suelen ser los que contienen colina, las lecitinas y las esfingomielinas, aminofosfolípidos, fosfatidilserina y fosfatidiletanolamina. Otros, fosfatadilglicerol, fosfatatidilinositol y la cardiolipina.
• Colesterol: es cuantitativamente importante.
• Glucolípidos: se encuentran principalmente en las membranas plasmáticas, en las que sus porciones glucídicas sobresalen de la superficie externa de la membrana (cerebrósidos y gangliósidos).

Funciones de la Membrana Plasmática

• Recepción de la información: las proteínas intrínsecas pueden tener capacidad de captar determinadas sustancias específicas y a partir de ellas transmitir la información celular. Las proteínas intrínsecas con tales cualidades se conocen como receptores.
• Especializaciones
• Mantenimiento de la identidad celular

• Fluidez
• Asimetría química y funcional
• Especificidad proteica
• Polarización
• Semipermeabilidad

• Permeabilidad: se refiere a la posibilidad de transferencia e intercambio de sustancias a través de la membrana. Esta efectúa el control cualitativo y cuantitativo de la entrada y salida de sustancias y es selectiva porque permite solo el pasaje de ciertas sustancias.

Transporte a Través de la Membrana

Transporte Pasivo

Difusión

• Simple: mecanismo de transporte pasivo, sin consumo de energía celular. A favor del gradiente de concentración. Involucra a moléculas e iones. Las sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la bicapa. Las moléculas hidrofóbicas, moléculas polares de pequeño tamaño, pero no cargadas se difunden más rápidamente.

Las moléculas no polares, oxígeno, dióxido de carbono, atraviesan directamente la bicapa por su liposolubilidad.

Las moléculas polares atraviesan canales formados por las proteínas. Algunas proteínas transmembrana presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua (ósmosis) y por iones hidratados como el sodio, potasio. Algunos canales se mantienen permanentemente abiertos, otros solo lo hacen cuando llega una molécula mensajera que se une a una zona receptora específica e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana.

El pasaje de agua se denomina ósmosis y el del soluto, diálisis.

Ósmosis: se define como el flujo de agua a través de membranas semipermeables desde un compartimento de baja concentración hacia uno de concentración mayor. La ósmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el potencial químico del agua, que tiende a fluir desde las zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno menor.

Facilitada: mecanismo pasivo a favor del gradiente de concentración que facilita el transporte de determinadas sustancias que en general son insolubles en lípidos, monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos. Requiere transportadores especiales.

Esta difusión es mediada por un transportador o carriers. Depende de proteínas integrales de la membrana, cada proteína transportadora es específica de una sola molécula o de un grupo de moléculas de estructura relacionada.

La proteína transportadora expone los sitios de reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la molécula por transportar se une a ella cambia la conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto donde se libera la molécula.

Transporte Activo

Es el transporte neto de un soluto en contra de un gradiente de concentración, no puede producirse espontáneamente, sino que requiere una fuente de energía para conducir un soluto a través de la membrana celular desde un compartimento de baja concentración a uno de alta. Es necesaria la participación de proteínas integrales de la membrana.

Endocitosis

Fagocitosis: cuando se trata de la incorporación de partículas grandes, partículas sólidas, consta de 2 pasos:

• La membrana debe reconocer a la partícula a fagocitar y unirse a ella, esta unión determina el siguiente paso.
• Consiste en una expansión de la membrana alrededor de la partícula, proceso por el cual participan microfilamentos y se gasta energía.

Finalmente, la partícula queda englobada dentro de una vacuola y puede ser digerida intracelularmente.

Pinocitosis: cuando se trata de la incorporación de líquidos como el fluido extracelular. Es una captación inespecífica del líquido extracelular que baña la célula. La membrana plasmática rodea a una porción de este fluido y se invagina constituyendo una pequeña vacuola.

La endocitosis mediada por receptor es muy discriminatoria y requiere el reconocimiento específico de un determinado tipo de moléculas. Para ello, la membrana celular cuenta con proteínas receptoras capaces de identificarlas aun cuando se hallen en muy baja proporción y en medio de muchas otras moléculas.

Una vez formados los complejos molécula-receptor, estos se invaginan en ciertas zonas de la superficie celular, constituidas por ligeras depresiones recubiertas por una gruesa capa de proteínas asociadas a la cara citoplasmática de la membrana. Al invaginarse esta zona, queda formada una vesícula revestida que inmediatamente pierde su cubierta y se fusiona con otras similares. En el interior de esta vesícula, los complejos molécula-receptor se disocian y las moléculas transportadoras quedan libres. Los receptores vacíos se reagrupan en un sector de la vesícula, que se separa en forma de una pequeña vacuola, con la cual retornan a la membrana plasmática para volver a usarse. Las moléculas ingresadas mediante esta endocitosis y que han quedado dentro de la vesícula pueden tener varios destinos, por ejemplo:

• Atravesar la membrana de la vesícula y quedar disponible para su uso en el citoplasma, en el caso de iones y moléculas pequeñas.
• Ser sometidas a una digestión intracelular, en cuyo caso la vesícula se fusiona con un lisosoma.

Endocitosis (mediada por receptor)

• Las partículas se fijan a receptores ubicados en fosas revestidas.
• Por debajo de esta fosa se encuentra un enrejado de clatrina.
• La fosa se invagina, la clatrina se libera.
• La porción invaginada se libera formando una vesícula pinocítica.

Receptores

Macromoléculas complejas con propiedades fisicoquímicas mediables. Son glucoproteínas que actúan como receptoras para hormonas y al unirse a ellas activan una cascada de enzimas intracelulares.

El ejemplo muestra a una hormona unida a un receptor estimulador e inicia una cadena de secuencias para activar la adenilato ciclasa y a la síntesis de cAMP. Si se uniera a un receptor inhibidor, bloquearía la síntesis de cAMP por la adenilato ciclasa.

• La hormona abandona el torrente circulatorio hacia la célula blanco.
• La hormona se une al receptor estimulador que se halla en la membrana de la célula.
• El receptor con una conformación alterada interacciona con la proteína G1, teniendo lugar un proceso de intercambio GTP—GDP.
• El complejo activo G1-GTP interacciona con la adenilato ciclasa, una proteína situada en la cara interna de la membrana plasmática. La AC así activada convierte el ATP en cAMP. La biosíntesis del cAMP constituye el resultado de la transmisión de la señal desde la hormona extracelular hasta el interior de la célula.

Exocitosis

También pueden salir de la célula sustancias contenidas en vacuolas mediante un mecanismo inverso al de la fagocitosis. Este proceso de salida se denomina exocitosis.

Las células pueden liberar moléculas mediante este proceso, la liberación de neurotransmisores se produce por esto. También la exocitosis es responsable de la liberación de proteínas de secreción, por ejemplo, la secreción de proenzimas pancreáticas por células acinares del páncreas. La proteína que va a ser secretada se almacena en vesículas secretoras en el citoplasma. El estímulo secretor hace que dichas vesículas se fusionen con la membrana plasmática, liberando su contenido por exocitosis.