La membrana plasmática

La membrana plasmática es la estructura que delimita las células de todos los seres vivos. Las células de todos los seres vivos están delimitadas por la membrana plasmática.

Su evolución biológica favoreció el aislamiento de un determinado ambiente (medio intracelular) de su medio circundante (medio extraceluar).

Este evento crucial posibilitó la creación de condiciones fisicoquímicas adecuadas para el surgimiento de procesos de síntesis y replicación de moléculas esenciales para la supervivencia de las células y, en consecuencia, de todos los organismos vivos.

Cabe mencionar la importante aportación en este campo del biólogo mexicano Alfonso L. Herrera (Science, 1942), quien caracterizó microestructuras inertes con apariencia de células que denominó colpoides y sulfobios.

La evolución de la membrana plasmática no debe entenderse únicamente como el establecimiento de una frontera física entre el interior y el exterior de la célula, sino como el desarrollo de una intrincada estructura que permite el intercambio dinámico de materia y energía entre estos dos compartimientos y que asegura la integridad de un ambiente delimitado con características propias: el espacio intracelular o citoplasmático.

El concepto actual de la membrana plasmática implica un complejo de lípidos y proteínas en constante reorganización, con un costo energético muy alto para las células.

Los componentes de la membrana plasmática

La membrana plasmática está constituida básicamente por lípidos, proteínas y, en menor medida, por glúcidos. Sus lípidos son moléculas que presentan un extremo afín al agua (hidrófilo) y otro que la repele (hidrófobo).

Esta característica les permite organizarse de manera espontánea en una bicapa, donde sus extremos hidrófilos interactúan con las moléculas del agua que los rodean en el interior y exterior celulares, mientras que sus extremos hidrófobos se orientan hacia el interior de la misma bicapa.

Lípidos

La organización de las membranas celulares está determinada por las características de sus componentes, fundamentalmente por los lípidos. Los lípidos constituyen aproximadamente el 50 % del peso de las membranas, con unos 5 millones de moléculas por µm2.

Las membranas celulares de una célula eucariota contienen más de 1000 tipos de lípidos que aparecen en distinta proporción según el tipo de membrana que estemos considerando.

Se estima que aproximadamente el 5 % de los genes de una célula están dedicados a producir sus lípidos. Los principales de lípidos de membrana son: fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol.

• Dichos lípidos son anfipáticos, es decir, tienen un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico.
• En un medio acuoso forman espontáneamente bicapas (autoensamblaje) que tienden a cerrarse sobre sí mismas (autosellado).
• La bicapa lipídica es la estructura básica de todas las membranas biológicas.
• Las bicapas lipídicas son fluidas y muy impermeables a los iones y a la mayor parte de las moléculas polares.

Proteínas

Las proteínas son las responsables de muchas de las funciones que tienen su base en las membranas celulares.

El contenido de proteínas de las membranas respecto a los lípidos es variable dependiendo del tipo de membrana, pero puede ser de cerca de 1:40 en número de moléculas, lo que indicaría que las membranas contienen bastantes proteínas.

Incluso en las membranas con una función principalmente metabólica, como la membrana interna de las mitocondrias, la cantidad de proteínas puede ser aún mayor. Existen dos categorías principales de proteínas asociadas a las membranas: las proteínas integrales y las proteínas asociadas.

Las proteínas llevan a cabo la mayoría de las funciones específicas de las membranas.

• Transportan moléculas específicas hacia el interior o el exterior de la célula.
• Actúan como receptores de las señales químicas del medio y transmiten estas señales al interior de la célula. Son enzimas que catalizan reacciones asociadas a la membrana.
• Actúan como puentes estructurales entre el citoesqueleto de la célula y/o la matriz extracelular.

Las proteínas se pueden asociar con la bicapa lipídica de las siguientes formas:

• Muchas proteínas de membrana atraviesan la bicapa de un extremo a otro, denominándose por ello proteínas transmembrana.
• Estas proteínas tienen una parte central hidrofóbica, que interacciona con la región hidrocarbonada de la bicapa y dos partes hidrofílicas, una a cada lado de la bicapa.

Pueden ser: de paso único o de paso múltiple

• Otras proteínas, llamadas periféricas se encuentran en la superficie de la bicapa, ya sea en la cara interna o externa de la membrana.

Modelo del mosaico fluido

Este modelo fue propuesto por Singer y Nicolson, en el año 1972, gracias a los avances en microscopía electrónica que les permitieron ver la estructura de la membrana plasmática con mayor detalle.

El nombre de este modelo se debe a que su forma recuerda los cuadros artísticos denominados mosaicos. La membrana plasmática presenta dos superficies.

La superficie o cara externa es la que se comunica con el medio extracelular, y la superficie o cara citoplasmática (interna) es la que está en contacto con el citoplasma.

El orden estructural y funcional de sus elementos se refleja en su capacidad de desarrollar una gran variedad de procesos, entre los que destacan:

• transporte y permeabilidad selectiva de iones y sustancias,
• excitabilidad eléctrica,
• movilidad celular,
• diferenciación celular,
• liberación de mensajeros químicos,
• reconocimiento intercelular y
• transducción de señales extracelulares.

También se hace notorio de forma impactante cuando su desorganización ocasiona procesos anómalos o enfermizos.