Membrana plasmática

La celula consiste en una pequeña masa de protoplasma rodeada por una membrana. Las células procariontes carecen de endomembranas y de un verdadero núcleo, como ser algunas algas y bacterias. En cuanto a las células eucariontes (el resto de los seres vivientes animales y vegetales) poseen endomembranas y verdadero núcleo.
La estructura físico-química del protoplasma y la organización estructural y funcional de las células tienen características comunes en todos los seres vivos.
La membrana necesita obtener energía para manterse viva, lo obtiene del metabolismo.
El intercambio de materiales se realiza entre el protoplasma y elmedio extracelular, a través de la membrana plasmática. Esta tiene permeabilidad selectiva, regula el intercambio de materiales entre célula y el medio que la rodea. Es una estructura compleja responsable del control de funciones vitales para la celula y/o organismo. Esta aparte de delimitar la extensión celular, es la responsable del mantenimiento de la diferente composición química entre los líquidos intra y extracelular.

Esta membrana tan delgada es débil, carece de resistencia mecánica y en muchas células, tanto vegetales como animales, es reforzada por cubiertas más gruesas y resistentes. Esta es capaz de ser receptora de estímulos modificándose y modificando la celula, puede responder al estimulo externo. Pero no es capaz de evitar la desecación, por lo que la celula desnuda no puede vivir fuera de un medio acuoso.
Estos constituyentes de membrana resultan antipático: las proteínas integrales, las glucoproteínas, la bicapa Lipídica.
Composición química:
La composición química y la estructura varía de acuerdo el tipo celular, pero existe un modelo básico común a todas las membranas biológicas.
Está formada por moléculas orgánicas biológicas: proteínas, lípidos y glúcidos.
1. Proteínas: participan en la organización estructural, en la permeabilidad (como trasportadores o canales); como “receptores” (reconociendo a determinas sustancias), como transmisores (traductores) de señales o informaciones a través de enzimas o poniendo cierta etiqueta especifica en la superficie de cada tipo celular.
2. Lípidos: la mayoría son fosfolípidos, pero también se encuentran glicolípidos, algunas proporciones variables decolesterol. Hay fosfolípidos neutros (fosfatidilicolina y fosfatidiletanolamina) y fosfolípidos ácidos (fosfatidilinositol) que se unen a proteínas. Los lípidos constituyen la lámina que envuelve a la celula y la limita, determinando un límite físico para los movimientos de las moléculas hidrosolubles.
3. Glúcidos: se encuentran siempre en combinación con proteínas (glicoproteínas) y con lípidos (glicolípidos). Se unen por enlaces covalentes y siempre están dispuestos hacia el espacio extracelular.
Disposición de los lípidos en la membrana: la mayoría de los lípidos que componen la membrana son fosfolípidos, estas son moléculas anfipáticas, esto quiere decir que posee un grupo hidrofilico (cabeza o grupo polar) y otro grupo hidrofóbico (cola o grupo polar).
La bicapa lipídica no es estática, su configuración no es rígida, estas moléculas son capaces de moverse, forman una capa fluida. Las membranas biológicas son estructuras dinámicas y reguladas. Al poseer fosfolípidos le permite a la membrana moverse lateralmente.
Además de fosfolípidos también hay cantidades altas de colesterol, esto produce dos efectos importantes: mantiene separadas parte de las cadenas de ácidos grasos de los fosfolípidos cercanos, lo que impide que puedan cristalizar. Y por otro lado, reduce la movilidad de los lípidos en la bicapa, haciendo menos fluida la membrana y disminuyendo la permeabilidad a moléculas pequeñas que de otro modo atravesarían la bicapa. Aumenta la rigidez de la membrana.
Proteínas de la membrana. Modelo mosaico fluido: la capa lipídica continua, esta interrumpida en algunos sitios por proteínas que la atraviesan total oparcialmente. Están son intrínsecas o integrales de la membrana. Estas poseen regiones hidrofóbicas, lo que le permite introducirse entre las colas no polares de los lípidos. No pueden realizar flip-flop
Proteínas integrales: están integradas en la bicapa por lo que son difíciles de extraer.
Entre las proteínas integrales existen proteínas estructurales que tienen función principalmente mecánica (por ejemplo, de anclaje del citoesqueleto, formado a su vez por proteínas, o de anclaje de otras proteínas periféricas como algunas enzimas); transportadores o carriers que llevan ciertas sustancias a través de la membrana; proteínas con función enzimática; receptores para distintas moléculas que llevan alguna información especial, como los neurotransmisores y hormonas; y hay proteínas con propiedades antígenas que marcan la superficie de la celula como si estuviera etiquetada, lo que le permite ser reconocida por otras células. Alguna proteínas integrales forman canales por lo que pasan ciertos iones como potasio, sodio, calcio, cloro, etc., para los cuales la bicapa lipídica es prácticamente impermeable. Otras funcionan como bombas que extraen o introducen algún ion con gasto de energía por parte de la celula, ya que se realiza en contra del gradiente de concentración.
Proteínas periféricas: estas se encuentran unidas a las regiones expuestas de las proteínas integrales o en relación con las cabezas polares de los lípidos, o sea por fuera de la bicapa. No forman una capa continua sino que se encuentran dispersas, tanto del lado citoplasmático como del extracelular. Estas si pueden ser extraídas fácilmente. Se mantienenunidas por enlaces electrostáticos débiles.
La disposición de los lípidos y proteínas en la membrana es asimétrica, su composición en ambas caras es diferente.
Hidratos de carbono: en general son oligosacáridos que están asociados a las proteínas, formando glicoproteínas, también asociadas a lípidos, en menor proporción, llamados glicolípidos. Están siempre mirando al exterior de la celula. Estos participan en el reconocimiento celular, tanto de otras células como de otros componentes del medio extracelular.
Otra forma es como proteoglicanos, constituidos por hidratos de carbono, polisacáridos muy grandes y por proteínas. Los polisacáridos miran hacia afuera y están unidos a una proteína integral o a una proteína que está unida a su vez, a un glicolípido de la membrana: el glicosil-fosfatidil-inositol.
Los hidratos de carbono forman una cubierta que protege la delicada superficie de la celula e integran el glucocálix que la rodea.
Funciones de la membrana plasmática:
Movimiento de sustancias a través de la membrana: la celula necesita materia para poder alimentarse, la recibe del medio extracelular, a su vez vierte sustancias a ese medio: secreciones propias, desechos metabólicos. En general la celula esta intercambiando material continuamente, ya que el agua y muchas otras sustancias atraviesa la membrana con bastante facilidad. En algunos casos realiza un trabajo activo para evitar la pérdida de iones o moléculas fundamentales.
La función de mantenimiento del medio interno se denomina homeostasis y es protagonizada por la membrana plasmática.
Existen ciertos mecanismos para realizar el intercambio de sustancias através de la membrana.
Difusión: proceso por el cual los átomos y moléculas se mueven al azar y en forma continua. Esto se debe a la energía térmica inherente propia de las moléculas.
Gradiente de concentración: secuencia gradual de concentraciones, permite el paso de soluto del lugar donde está más concentrado al menos concentrado, hasta anular diferencias de concentraciones.

La membrana plasmática tiene la característica de tener permeabilidad selectiva. Las moléculas con alta solubilidad en los lípidos difunden a través de las zonas lipídicas de la membrana. Si bien la mayoría de las moléculas atraviesan la membrana celular con una velocidad que es proporcional a su solubilidad en lípidos, algunas entran más rápidamente de lo predecible de acuerdo con su solubilidad. El Na+, K+, Cl+, glucosa y algunos aminoácidos, todos insolubles en lípidos, entran rápidamente en la celula. El Na+, K+ y Cl+ son partículas cargadas y pequeñas; los azucares y aminoácidos son moléculas mucho mayores y a veces polares. Los primeros difunden de algún modo a través de la membrana. Por otro lado, las moléculas como glucosa y aminoácidos serian incapaces de cruzar la membrana, debido a su pobre solubilidad en lípidos, por lo que utilizan otro mecanismo para entrar.
Mecanismos de transporte a través de la membrana: el trasporte pasivo obedece las leyes de la física. El oxigeno se trasporta por la bicapa lipídica.
Difusión: desplazamiento de moléculas de soluto de una región de mayor concentración a zonas de menor concentración. Si esta se realiza a través de la membrana, sin resistencia (quiere decir que la membrana es permeable paraesta sustancia) se la denomina difusión pasiva, ya que no requiere de energía metabólica. Si requiere de un trasportador o de un canal (estas son proteínas integrales formadas por varias subunidades de polipéptidos), se denomina difusión facilitada.
Cuando dos compartimientos que contienen distintas concentraciones de solutos están separados por una barrera semipermeables (deja pasar el solvente pero no los solutos), el agua difunde de la solución menos concentrada a la más concentrada. Denominándose osmosis. Se conocen tres tipos: solución isotónica: la celula no pierde ni gana, ya que las concentraciones tanto de la celula como la de la solución son las mismas.
Solución hipertónica: la celula pierde agua. Esto es porque el medio tiene más soluto que solvente.
Solución hipotónica: la celula gana agua. Esto se debe a que el medio tiene mayor solvente que la celula.
Mecanismos de transporte de solutos en favor del gradiente de concentración:
Difusión simple pasiva: es a favor del gradiente y sin gasto de energía. Puede ser a través de la bicapa o de canales que estén abiertos la mayor parte del tiempo. Este obedece las leyes físicas.
Difusión facilitada: utiliza una proteína trasportadora o carriers. Es a favor del gradiente y sin gasto de energía.
Mecanismos de transporte de sustancias en contra del gradiente de concentración:
Transporte activo por bombas: moviliza sustancias en contra del gradiente con gasto de energía metabólica. Se produce a través de bombas, que son proteínas integrales, con doble función: enzimas y canales.
Transporte en masa: interviene la membrana con toda su estructura y se realiza congasto de energía.