La célula está rodeada por una membrana denominada "Membrana Plasmática". La Membrana Plasmática es una envoltura contínua que separa dos compartimientos: el Citoplasma y el Medio Extracelular. Es tan delgada que no se puede observar con el microscopio óptico, siendo sólo visible con el microscopio electrónico.
Características de la Membrana Plasmática:
1.-Es una bicapa de fosfolípidos. Esta organización, en relación con las propiedades fisico-químicas de los lípidos, asegura la estabilidad de la membrana en relación a los dos medios acuosos que la rodean.
2.-Posee complejos macromoleculares de naturaleza protéica y glucoprotéica, los cuales se insertan en la bicapa lipídica.
Ellos intervienen en los intercambios de la célula con el medio extracelular (receptores de HORMONAS, transportadores de iones y moléculas, unión y contactos intercelulares...).
3.-Está organizada de manera Asimétrica.La cara extracelular posee carbohidratos asociados, ya sean glucolípidos o glucoproteínas. Este revestimiento se denomina Glucocáliz.
La organización molecular de la membrana ha sido explicada segun la teoría del MOSAICO Fluido (Singer y Nicholson, 1972), en el cual los constituyentes pueden desplazarse.
En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.
FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA:
-Comunicación Intercelular: Por medio de señales químicas. Las señales (moléculas) hidrosolubles son captados gracias a RECEPTORES especializados situados en la membrana. Las señales químicas liposolubles o los radicales libres gaseosos atraviesan la membrana plasmática y van a actuar en el citoplasma o en el núcleo.
-Adhesión Celular: Varios tipos de moléculas de adhesión están presentes en la superficie de las células; simultáneamente, estas moléculas representan un mecanismo de comunicación.
-Transporte: Los fenómenos de transporte que realiza la membrana plasmática pueden ser divididos en dos grandes grupos:
1.- Transporte con movimientos de la membrana, visibles al microscopio, con la formación de vesículas revestidas por membrana.
A. ENDOCITOSIS, o incorporación al citoplasma; que comprende Pinocitosis y Fagocitosis
B. EXOCITOSIS o transporte de sustancias o productos del metabolismo celular al medio extracelular.
2.-Transporte que no necesita movimientos de la membrana: Comprende:
A. TRANSPORTE PASIVO: sin gasto de energía o Difusión Simple. (agua, gases).
B. TRANSPORTE ACTIVO: con consumo de energía (ATP). Bomba sodio-potasio. Se realiza mediante los mecanismos de: Uniporte. Simporte. Antiporte.
MOSAICO FLUIDO
El modelo más aceptado actualmente es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del MOSAICO FLUIDO.
La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes pueden moverse, lo que le proporciona una cierta fluidez. La fluidez es una de las características más importantes de las membranas.
Depende de factores como :
1.-La temperatura; la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.
2.La naturaleza de los lípidos; la presencia de lípidos de cadena corta favorecen el aumento de la fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad, proporcionándole estabilidad.
Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se ha elaborado este modelo de membrana.
Características del modelo de MOSAICO FLUIDO:
1.-La membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la base o soporte y las proteínas están incorporadas o asociadas a ella, interactuando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.
2.-Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.
3.-Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes, fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
LÍPIDOS
Los lípidos son compuestos orgánicos que constituyen aproximadamente el 40 % de los elementos que forman las membranas biológicas.
Hay tres tipos principales de lípidos en la constitución de la membrana:
1.- Fosfolípidos.
2.- Colesterol.
3.- Glucolípidos.
Los fosfolípidos de la membrana se ensamblan espontáneamente en una bicapa, cuyas regiones hidrófilas se colocan en la superficie y las regiones hidrófobas se distribuyen en la región central.
Los Fosfolípidos: Son los lípidos más abundantes en la bicapa. Poseen una cabeza polar y dos colas o cadenas hidrocarbonadas hidrófobas.
Las colas están generalmente constituidas por ácidos grasos y la cabeza polar hidrófila.
El Colesterol:
Las membranas plasmáticas de las células EUCARIÓTAS poseen cantidades relativamente importantes de colesterol, a veces en proporciones de una molécula de colesterol por cada molécula de fosfolípido. Las moléculas de colesterol aumentan las propiedades de permeabilidad de la bicapa lipídica.
El colesterol imparte a la bicapa cierta rigidez, pues disminuye la movilidad de los ácidos grasos adyacentes; la bicapa es menos deformable en esta región y disminuye la permeabilidad de la misma a las moléculas pequeñas hidrosolubles.
Los Glucolípidos:
Estas moléculas se localizan exclusivamente en la cara extracelular de la membrana plasmática.
La distribución asimétrica de los glucolípidos en la bicapa tiene su origen en la adición de resíduos glucídicos a las moléculas lipídicas en la LUZ de los sáculos del Aparato de Golgi, la cual es topológicamente equivalente al exterior de la célula.
Los glucolípidos representan aproximadamente un 5% de las moléculas lipidicas.
Se poseen vagas indicaciones de la función de los glucolípidos, sin embargo, su localización permite sugerir su rol:
-Protección de la membrana, contra cambios drásticos de las condiciones de su entorno (pH bajo o enzimas de degradación).
Transporte a través de la membrana
Las células se encuentran en contacto con el medio e interactúan con él a través de la membrana citoplasmática. Este contacto se verifica por el ingreso de sustancias nutritivas para realizar las diferentes funciones, además de la eliminación de las sustancias de desecho o la secreción de moléculas específicas. El intercambio de sustancias se realiza a través de la membrana plasmática y por diferentes mecanismos:
a) Transporte pasivo: Se trata de un proceso que no requiere energía, pues las moléculas se desplazan espontáneamente a través de la membrana a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una zona de alta concentración de solutos a otra zona de más baja concentración de solutos (fig. 1). Aquellas moléculas pequeñas y sin carga eléctrica como el oxígeno, dióxido de carbono y el alcohol difunden rápidamente a través de la membrana mediante este mecanismo de transporte.
El transporte pasivo puede ser mediante difusión simple y difusión facilitada. En el primero, la difusión de las sustancias es directamente a través de las moléculas de fosfolípidos de la membrana plasmática. Y en el segundo, difusión facilitada, el transporte de las moléculas es ayudado por las proteínas de la membrana plasmática celular.
b) Transporte activo: En este caso, el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético (en forma de ATP, molécula rica en energía). En el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de "bombas", y que se encuentran en la membrana celular (figura nº 1), cuya función es permitir el ingreso de la sustancia al interior o exterior de la célula.
Figura 1: Diferentes tipos de transporte a través de la membrana plasmática
c) Transporte de agua:
El transporte de agua a través de la membrana plasmática ocurre por un mecanismo denominado osmosis, donde esta sustancia se desplaza libremente a través de la membrana sin gasto de energía, ya que lo hace de una zona de mayor concentración a una de menor concentración, es por esto que a la osmosis se le considera como un mecanismo de transporte pasivo. Pero este movimiento está determinado por la presión osmótica, la que es producida por la diferencia de concentraciones de soluto entre el medio intracelular y extracelular (fig. 2).
Figura 2: Osmosis
Los mecanismos ya mencionados, no permiten el ingreso de grandes moléculas como proteínas o polisacáridos, es por esto que existen otros mecanismos de transporte que si lo hacen como la endocitosis y exocitosis.
d) La endocitosis es un mecanismo donde se incorporan diferentes tipos de sustancias al interior de la célula. Para que se produzca este ingreso, la membrana celular se debe invaginar, formando una pequeña fosa en la cual se agregarán las moléculas a incorporar, por último la membrana terminará por rodear completamente las moléculas, formando una vesícula que es incorporada al interior de la célula. Según el tipo de molécula incorporada existirán dos tipos de endocitosis. La primera es la pinocitosis, en cual se agregan vesículas con fluidos y diámetros pequeños. Por último, la fagocitosis es un tipo de endocitosis donde se incorporan grandes vesículas, las que llevan restos celulares o microorganismos.
e) La exocitosis: Es un mecanismo donde se elimina ciertas macromoléculas en vesículas de secreción, las cuales al llegar a la membrana se fusionan con esta y vierten su contenido al medio extracelular. Como la endocitosis y la exocitosis, consideran una participación activa de la membrana, ya sea cuando se incorporan o eliminan grandes moléculas, necesitan de un aporte energético en forma de ATP.
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