Cuál es la función de la membrana celular o plasmática

La membrana celular o plasmática es la envoltura que rodea a la célula pero no lo aísla del medio sino que hace que el interior celular pueda relacionarse con otras células. Su grosor es de unos 75 angstroms por lo que sólo puede ser vista a través de un microscopio electrónico.

Cuál es la función de la membrana celular

La membrana está formada principalmente por lípidos y proteínas (entre los que glicolípidos, fosfolípidos, glicoproteínas, etc.), siendo los lípidos la base estructural gracias a su condición de moléculas amfipàtiques (que pueden formar bicapas lipídicas a la hora de agrupar -se en micelas , formando micelas bicapa) e insolubles en agua.

Además, la composición de los lípidos afecta a la fluidez, teniendo en cuenta que cuanto más dobles enlaces existen (insaturaciones en las cadenas hidrocarbonadas de los lípidos), la fluidez será mayor. Otros lípidos como el colesterol también regulan la fluidez (hay que tener en cuenta, sin embargo, que estos sólo se encuentran en células animales, a excepción de algunos casos puntuales, como en las células de la fruta del aguacate, que contienen colesterol).

Cuanto más colesterol haya, menos fluida será la membrana; este sistema es lógico que no exista en las células vegetales, porque estas están limitadas por la pared celular y, por tanto, no pueden expandirse hasta explotar, no necesitan un refuerzo de unión entre las moléculas de la membrana plasmática.

Esta estructura es prácticamente la misma en todas las llamadas membranas celulares (las membranas plasmáticas y las membranas de los orgánulos que pertenecen al sistema endomembranós). Sin embargo, no son exactamente iguales químicamente.

Además, en las células eucariotas animales podemos encontrar una estructura adherida compuesta por glicolípidos y glicoproteínas que se encuentra en el medio externo de la membrana plasmática llamado glicocalze o glicocálix ; esta desarrolla unas funciones distintas de las propias de la membrana plasmática y hay que considerarla aparte.

Funciones de la membrana celular

  • Define la extensión celular.
  • Separa el medio interno del externo.
  • Transporte molecular : controla la entrada y salida de moléculas e iones y transporta moléculas del interior al exterior de la célula.
  • Participa en la transmisión del impulso nervioso, recepción de estímulos.
  • Establece uniones con otras células

Composición química

La composición química de la membrana plasmática ha sido estudiada a partir de las membranas de eritrocitos humanos. Teniendo en cuenta su peso, la membrana plasmática de una célula eucariota está formada aproximadamente por:

  • Hasta un 50% Lípidos
  • Hasta un 50% Proteínas
  • Y entre 2-10% Glúcidos que forman parte del glicocálix .

Como el peso de las proteínas es notablemente superior al de los lípidos, tenemos que por cada molécula proteica hay una cincuentena de lípidos (1:50).

Organización macromolecular

La membrana plasmática presenta el modelo de mosaico fluido. Mediante criofractura se separan las dos capas para su estudio. Cada trozo se llama hemimembrana.

  • Hemimembrana externa . Tiene ahora dos capas, la que ya existía, y otra exoplàsmica.
  • Hemimembrana interna . La cara nueva que aparece es en la que se encuentran las proteínas.

Lípidos de la membrana

Fosfolípidos (los más abundantes)

Colesterol y glicolípidos

Características

Los fosfolípidos, en contacto con el medio acuoso, forman espontáneamente estructuras de bicapa. La manera de evitar que las colas hidrofóbicas de los extremos toquen con el agua es autosegellar y formar compartimentos cerrados. Estos compartimentos cerrados que generan los fosfolípidos tienen, como ya hemos dicho antes, dos caras:

  • La cara “EE” (extraplasmàtica). Está en contacto con el medio externo.
  • La cara “c” (citosólica). Está en contacto con el citosol.

Fluidez bidireccional

La membrana plasmática es una estructura dinámica donde los fosfolípidos pueden moverse de acuerdo a los siguientes movimientos:

  • Movimiento lateral (difusión o desplazamiento lateral. Muy frecuente)
  • Rotación (giros sobre su propio eje)
  • Flexión (movimiento de las colas)
  • Flip-flop (cambio de una cara de la membrana a la otra, es energéticamente muy desfavorable. Se precisa la acción de las enzimas flipasa )

La célula regula la fluidez de la membrana modificando la composición lipídica. Por ejemplo, la presencia de insaturaciones en las colas de los fosfolípidos dificulta el empaquetamiento de los fosfolípidos y hace aumentar la fluidez de la membrana, ya que en un doble enlace químico (insaturación) la cadena hidrocarbonada “se tuerce”, lo que dificulta que las moléculas se puedan agrupar.

La fluidez bidireccional de la membrana hace posible procesos como la división celular, la fecundación, la locomoción, la secreción, la fagocitosis , etc.

Asimetría

Asimetría transversal : la composición lipídica de las dos monocapas es diferente. Presencia de glicolípidos en la monocapa “y” (extraplasmàtica). Presencia mayoritaria de fosfolípidos de carga negativa en la monocapa “c” (citosólica).

Asimetría lateral : hay zonas de la membrana donde se concentran determinados tipos de lípidos; constituyendo los microdominis lipídicos .

Diversidad en la composición

Existen diferencias en la composición lipídica de la membrana plasmática de los diferentes tipos de células en un mismo organismo. También entre las diferentes membranas celulares: membrana del retículo endoplasmático , membrana del núcleo , membrana plasmática, etc.

Proteínas de la membrana plasmática

cual es la función de la membrana plasmática

Características

  • Son las responsables de la mayoría de las funciones.
  • La cantidad y el tipo de proteína dependerá de la función que tenga la membrana.
  • Además cantidad de proteína, más actividad.
  • Distribución asimétrica: la parte glicosada siempre está junto extracitosólico.
  • Diversidad en la composición.
  • Capacidad de difundir por la membrana: difusión lateral.

Funciones

  • Transportadores de iones, monosacáridos, aminoácidos.
  • Conectoras: conexiones entre células.
  • Receptoras de señales (no se ha confundir con la función del ya llamado glicocalze, que proporciona a la célula el hecho de poder ser reconocida y que reconoce estímulos externos por medio de los receptores de membrana).
  • Enzimas: adenilato, ciclasa.

Tipo

Según el tipo de unión a la membrana, las proteínas pueden ser integrales o periféricas.

Proteínas integrales

Establecen enlaces covalentes con lípidos de la membrana.

Proteínas integrales transmembrana

Atraviesan la membrana en forma de hélice α (unipas o multipaso) o de barril β.

Participan en el transporte de moléculas.

La parte no citosólica suele estar glicosilada y con puentes disulfuro.

Son las más frecuentes.

Ejemplo: glicoforina.

Proteínas integrales no transmembrana

Es muy frecuente el enlace glicosídico o GPI entre la proteína y el glucolípidos fosfatidilinositol. Otros tipos de enlace son el amino y el tioéster.

Proteínas periféricas

Establecen uniones no covalentes con proteínas integrales de la membrana y son más frecuentes en la cara del citosol . Ejemplos: espectrina y anquirina .

Mecanismos de restricción de la movilidad de las proteínas de membrana

Agregados proteicos

Las proteínas quedan acumuladas y inmovilizadas en un punto concreto de la membrana.

Tipo

  • Agregados proteicos de la misma membrana (bacterias)
  • Agregados proteicos de la matriz extracelular
  • Agregados proteicos del citoesqueleto
  • Agregados proteicos de la membrana de una célula vecina

Microdominis lipídicos

Los microdominis lipídicos son zonas ricas en esfingolípidos y colesterol, donde la membrana es muy poco fluida y las proteínas quedan inmovilizadas.

Glicocalze

Es una zona rica en carbohidratos que rodea la membrana plasmática de las células eucariotas.

Composición química

Cadenas de oligosacáridos de glicoproteínas, glicolípidos y proteoglicanos.

Glicoproteínas y proteoglicanos secretados en el exterior de la célula y que han quedado retenidos en el glicocálix.

Funciones de reconocimiento celular

Se realiza a través de las cadenas de oligosacárido del glicocálix por dos razones:

  • La gran diversidad de combinación de los monosacáridos.
  • La posición expuesta de los oligosacáridos del glicocálix.

Interviene en:

  • El desarrollo embrionario (un glicolípido hace diferenciar la mórula).
  • Interacciones celulares (fecundación, procesos patológicos, inmunológicos, formación de tejidos, etc.).
  • Procesos neoplásicos.

Diferenciaciones morfológicas de la membrana plasmática

Son diferenciaciones morfológicas para realizar determinadas funciones. Se encuentran en células aisladas y en células de tejidos. Existen dos tipos de diferenciaciones:

Digitaciones

Funciones

  • Incrementar la superficie celular.
  • Intercambios con el medio extracelular.
  • Reserva de superficie (células aisladas como los macrófagos o los óvulos).

Tipo

  • Microvellosidades : En células intestinales están en el dominio apical. En macrófagos y óvulos, recubren toda la superficie.
  • Invaginaciones : Son “entradas” de la membrana plasmática en el interior de la célula. Permiten la reabsorción de moléculas.
  • Interdigitaciones : Están situadas en el dominio lateral de las células epiteliales. Permiten el intercambio de moléculas entre células adyacentes. En células de la vejiga también actúan de reserva de superficie.

Uniones celulares

Permiten la formación de tejidos.

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