Concepto y ubicación de la membrana celular
La membrana celular tiene varios nombres equivalentes: membrana citoplasmática y plasmalema. El uso de cualquiera de estos términos en la respuesta del examen se considera correcto.
El revestimiento externo de las células eucariotas (animales, vegetales, fúngicas) tiene una estructura diferente. En las células vegetales y fúngicas, por encima de la membrana se encuentra la pared celular, que proporciona protección contra los impactos mecánicos. La célula animal carece de pared celular; su límite externo está formado precisamente por la membrana citoplasmática, rodeada externamente por una capa de glucocálix.
Composición química y estructura de la membrana
La base de la membrana está formada por una bicapa lipídica: dos filas de moléculas de lípidos, predominantemente fosfolípidos. Cada molécula de fosfolípido tiene:
- Una cabeza hidrófila — la parte polar orientada hacia el agua;
- Unas colas hidrófobas — regiones apolares ocultas en el interior de la bicapa.
En el espesor de la bicapa hay proteínas integradas, así como moléculas de colesterol que aportan estabilidad a la membrana. Los carbohidratos representan hasta el 10% de la masa de la membrana y forman parte de las glucoproteínas (carbohidrato + proteína) y los glucolípidos (carbohidrato + lípido). Las «proyecciones» de carbohidratos situadas en el exterior de la membrana de la célula animal forman la capa del glucocálix.
Clasificación de las proteínas de la membrana
Según su ubicación con respecto a la bicapa, las proteínas se dividen en tres grupos:
- Periféricas — se encuentran en la superficie de la membrana;
- Semiintegrales — están parcialmente sumergidas en la bicapa;
- Integrales (transmembranales) — atraviesan toda la bicapa.
Las proteínas transmembranales son especialmente importantes: forman canales a través de los cuales las sustancias hidrófilas atraviesan la capa hidrófoba. Las funciones de las proteínas de membrana son diversas:
- transporte selectivo de sustancias hacia el interior y exterior de la célula;
- transmisión de señales hormonales;
- formación de fositas revestidas durante la endocitosis y la exocitosis;
- participación en reacciones inmunológicas;
- aceleración enzimática de reacciones sin alterar la composición del sustrato;
- organización de contactos intercelulares como parte de tejidos y órganos.
El componente de carbohidratos y el glucocálix
Los oligosacáridos de la membrana forman una capa de glucocálix en el exterior de la célula animal. Su papel principal es la función receptora: asegura el reconocimiento entre las células. Por ejemplo, los hepatocitos (células hepáticas) utilizan el glucocálix para reconocer a los «propios» y formar un tejido unificado. Las glucoproteínas y los glucolípidos también facilitan el reconocimiento de moléculas señalizadoras.
Transporte pasivo de sustancias
El transporte pasivo se realiza a favor del gradiente de concentración (desde una zona de alta concentración a una de baja) y no requiere consumo de energía en forma de ATP. Este incluye:
- Difusión simple — transporte de pequeñas moléculas apolares solubles en lípidos: O₂, CO₂.
- Difusión facilitada — transporte a favor de gradiente con la participación de proteínas transportadoras; así es como pasan la glucosa, los aminoácidos, el agua y otras sustancias hidrófilas.
- Osmosis — difusión unidireccional de agua a través de una membrana semipermeable hacia la solución más concentrada para igualar las concentraciones.
Transporte activo, endocitosis y exocitosis
El transporte activo se realiza en contra del gradiente de concentración y requiere el gasto de energía en forma de ATP. Es llevado a cabo por enzimas transportadoras; el ejemplo clásico es la bomba de sodio-potasio: el K⁺ se introduce en la célula y el Na⁺ se expulsa al exterior.
Endocitosis — absorción de sustancias por la célula mediante la invaginación de la membrana:
- Fagocitosis — captura de partículas sólidas; la vacuola resultante se fusiona con un lisosoma, cuyas enzimas hidrolíticas descomponen los biopolímeros en monómeros;
- Pinocitosis — absorción de líquidos con sustancias disueltas.
Exocitosis — expulsión de sustancias fuera de la célula: una vesícula de transporte se fusiona con la membrana citoplasmática y su contenido se libera al exterior. Así es como se liberan enzimas digestivas, hormonas y componentes de la pared celular (por ejemplo, la hemicelulosa en las plantas).
Funciones de la membrana citoplasmática
- Transporte — asegurar la transferencia activa y pasiva de sustancias;
- Barrera (delimitación) — separar el contenido del citoplasma del entorno externo;
- Semipermeabilidad — paso selectivo de moléculas según su tamaño y propiedades;
- Receptora — reconocimiento de sustancias y células mediante glucoproteínas y glucolípidos;
- De contacto — formación de uniones intercelulares en los tejidos.
Puntos clave
- Sinónimos: membrana celular = membrana citoplasmática = plasmalema.
- La base de la membrana es una bicapa lipídica de fosfolípidos con cabezas hidrófilas y colas hidrófobas.
- Las proteínas de la membrana se dividen en periféricas, semiintegrales e integrales.
- El glucocálix de la célula animal cumple una función receptora y asegura el reconocimiento celular.
- El transporte pasivo (difusión, difusión facilitada, osmosis) se produce a favor de gradiente sin consumo de ATP.
- El transporte activo (por ejemplo, la bomba de Na⁺/K⁺) se realiza en contra de gradiente con gasto de ATP.
- La endocitosis incluye fagocitosis y pinocitosis; la exocitosis asegura la secreción de sustancias.
- Las funciones principales de la membrana son: transporte, barrera, receptora y de contacto.