La Membrana Celular: Estructura, Función y Transporte

¿Qué es la Membrana Celular (Membrana Plasmática)?

Es la estructura fina que cubre la célula, presenta una doble capa de fosfolípidos que rodea y delimita a las células, separando el interior del exterior y permitiendo el equilibrio físico y químico entre el entorno y el citoplasma de la célula. Se trata de la parte más externa de la célula. Esta membrana no es visible al microscopio óptico (sí al electrónico), ya que tiene un grosor promedio de 8 nm.

La característica primordial de la membrana celular es su permeabilidad selectiva, es decir, su capacidad de permitir o rechazar el ingreso de determinadas moléculas al interior de la célula, regulando así el paso de agua, nutrientes o sales iónicas, para que el citoplasma siempre esté en sus condiciones óptimas de potencial electroquímico (cargado negativamente), de pH o de concentración.

Función de la Membrana Celular

La membrana celular cumple con las siguientes funciones:

• Delimitación: Define y protege mecánicamente a la célula, distinguiendo el exterior del interior, y una célula de otra.
• Administración: Su selectividad le permite dar paso a las sustancias deseadas en la célula y negar el ingreso a las indeseadas.
• Preservación: A través del intercambio de fluidos y sustancias, la membrana permite mantener estable la concentración de agua y otros solutos en el citoplasma, mantener su pH nivelado y su carga electroquímica constante.
• Comunicación: La membrana puede reaccionar ante estímulos provenientes del exterior, transmitiendo la información al interior de la célula y poniendo en marcha procesos determinados como la división celular, el movimiento celular o la segregación de sustancias bioquímicas.

Composición Química de la Membrana Plasmática

La composición de la membrana es de 40% de lípidos, 50% de proteínas y un 10% de glúcidos.

Fosfolípidos

Son los lípidos más abundantes en la membrana celular y constituyen el 70%. Presentan una zona hidrófila que constituye la cabeza y una zona hidrófoba que forma la cola.

Colesterol

Compone el 25% y sirve para modular la rigidez, la fluidez y la permeabilidad.

Glucolípidos

Se encuentra únicamente en la cara interna de la membrana plasmática, constituye el 5% de los lípidos de la membrana y tiene la tarea de proteger, ya que forma la glucocálix. Además, proporciona las bases moleculares del sistema de grupo sanguíneo.

Proteínas

También posee un 20% de proteínas integrales y periféricas, que cumplen funciones de conexión, transporte, recepción y catálisis. Las proteínas integrales de la membrana están incrustadas en la bicapa con sus superficies hidrófilas expuestas al entorno acuoso y sus superficies hidrófobas en contacto con el interior.

Glúcidos

Por último, la membrana celular posee componentes glúcidos (azúcares), ya sean polisacáridos u oligosacáridos, que se hallan en la parte exterior de la membrana formando una glicocálix. Estos azúcares representan apenas el 8% del peso seco de la membrana y sirven como material de soporte, como identificadores en la comunicación intercelular y como protección de la superficie de la célula de agresiones mecánicas y químicas.

Estructura de la Membrana Plasmática

La membrana celular se compone de dos capas de lípidos anfipáticos, cuyas cabezas polares hidrófilas (afinidad por el agua) se orientan hacia adentro y hacia afuera de la célula, manteniendo en contacto sus partes hidrófobas (que rechazan el agua), de forma semejante a un sándwich, llamado «Modelo de Mosaico Fluido».

Transporte a Través de la Membrana

La membrana es una estructura que no todas las sustancias pueden atravesar, ya sea por su carga eléctrica, por su tamaño o por su concentración; se les dificulta, pues la misma es “SELECTIVA-SEMIPERMEABLE”. Por tanto, muchos iones y pequeñas moléculas se mueven a través de las membranas biológicas por transporte pasivo (sin gasto de energía) y por transporte activo (con gasto de energía).

1. Transporte Pasivo

Es el movimiento neto de una sustancia a favor de su gradiente de concentración desde una región de mayor concentración a una de menor concentración, sin gasto de energía.

• Difusión Simple: Es el transporte de moléculas pequeñas, sin carga eléctrica, que atraviesan la bicapa lipídica a favor del gradiente de concentración, ejemplo: O₂, N₂, CO₂, alcohol, etanol, urea.
• Difusión Facilitada: Es el que se realiza a través de canales iónicos y proteínas transportadoras de la membrana, en la cual las moléculas se transportan desde una región de mayor concentración a una de menor concentración, ejemplos: iones como el Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, etc.
• Ósmosis: Es un tipo de difusión en la cual las moléculas de agua pasan a través de una membrana semipermeable de una región con una concentración efectiva de agua mayor a una región donde su concentración efectiva es menor.

2. Transporte Activo

La célula gasta energía metabólica para mover los iones o moléculas a través de una membrana, contra un gradiente de concentración.

• Transporte Activo Primario: También llamado transporte activo directo, utiliza energía metabólica en forma directa para transportar moléculas a través de la membrana. Por ejemplo, la bomba de sodio-potasio utiliza ATP para bombear iones de sodio fuera de la célula y iones de potasio dentro de la célula.
• Cotransporte (Transporte Activo Indirecto): Dos solutos son trasladados al mismo tiempo. Una bomba de ATP accionada mantiene un gradiente de concentración. Entonces una proteína transportadora cotransporta dos solutos. Se traslada un soluto bajo su gradiente de concentración y utiliza la energía liberada para mover otro soluto en contra de su gradiente de concentración.

3. Endocitosis y Exocitosis

• Endocitosis: (endo = interno, citosis = mecanismo de transporte). La endocitosis es un mecanismo clave por el cual las células introducen moléculas grandes, partículas extracelulares e incluso pequeñas células, englobándolas en una invaginación de la membrana.
  • Pinocitosis: (literalmente ‘beber la célula’) es el nombre que se le da al proceso mediante el cual un volumen de líquido extracelular es rodeado por la membrana celular, la membrana se sella alrededor de la gota y la gota finalmente aparece como un fagosoma dentro de la célula.
  • Endocitosis Mediada por Receptores: Es el mecanismo principal por el cual las células eucariotas toman macromoléculas, ya que estas moléculas específicas se combinan con las proteínas del receptor en la membrana plasmática y se incorporan.
  • Fagocitosis: (literalmente, “células comiendo”). La célula ingiere partículas grandes de sólidos como alimento o bacterias. Esto último es vital en el caso de ciertas células, es uno de los procesos biológicos de mayor relevancia en nuestro organismo. Una manera de definirla sería como la capacidad de una célula de “engullir” o ingerir otras partículas de un tamaño mayor o igual a 0,5 μm.
• Exocitosis: Es una forma de transporte activo y transporte por arrastre en el que una célula transporta moléculas fuera de la célula. Como mecanismo de transporte activo, la exocitosis requiere el uso de energía para transportar materia, expulsa sustancias de desecho o productos de secreción.

Nociones de Citología

La citología es una ciencia. Su etimología «Cito», proveniente del griego que significa célula, estudia la célula y todo lo relacionado con su estructura y sus funciones.

¿Qué es la Célula?

Es la unidad básica, estructural y funcional de todos los organismos vivos, constituye la forma más pequeña y simple de organización biológica. El tamaño promedio es alrededor de 10 micrómetros.

Tipos de Células

Se clasifican en:

• Célula Procariota: La célula procariota tiene una estructura básica y sencilla, sin membrana nuclear, por lo que el material genético se encuentra disperso, ocupando un espacio llamado nucleoide y que está en contacto directo con el citoplasma. Son pequeñas y tienen un tamaño de uno a cinco micras (μm). Fueron las primeras formas de vida en la tierra.
• Célula Eucariota: Es la estructura más compleja, tiene el núcleo rodeado por una membrana nuclear por lo que su material genético queda contenido en el núcleo. Además, esta célula presenta organelas en el citoplasma. El tamaño varía de 10 a 100 micras.

Tipos de Célula Eucariota

• Célula Animal: La célula de los animales son de tipo eucariota y heterótrofa. Está constituida por una membrana plasmática y distintas organelas (Mitocondrias, ribosomas, lisosomas, retículo endoplasmático liso y rugoso, y otros). El material genético se encuentra en el núcleo envuelto en una membrana nuclear. No tiene pared celular. Los lisosomas son vesículas que contienen enzimas digestivas que degradan compuestos químicos. Presenta centriolos que participan en la división celular.
• Célula Vegetal: Este tipo es eucariota y autótrofa. Tiene un núcleo que rodea el material genético. Posee pared celular que es rígida y está compuesta por celulosa. Esta estructura le otorga a la planta poder sostenerse. Presenta cloroplastos que son organelos donde se lleva a cabo la fotosíntesis, proceso en el cual la planta utiliza la luz solar para sintetizar compuestos orgánicos a partir de compuestos inorgánicos.

Etiquetas: citología, fosfolípidos, glucolípidos, membrana celular, membrana plasmática, proteinas, transporte celular