La membrana plasmática es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites, le da forma, y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas conteniendo enzimas, receptores y antígenos que desempeñan un papel central en la interacción de la células con otras células.
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, e hidratos de carbono unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, se cree que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, la proteína, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.
Los lípidos en un 98% son anfipáticos, es decir que presentan un lado hidrófilo y un lado hidrofóbico. De entre los lípidos, los más importantes son los fosfolípidos y esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides, como el colesterol. Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.
Las proteínas en un 80 % son intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Hay proteínas con diferentes funciones como por ejemplo transportadoras, conectoras, receptoras y enzimas.
Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa lipídica:
A) Proteínas integrales: Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o a un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa. Entre cuyas funciones podemos se puede mencionar::
• Función de bomba
• Portadoras
• Conductoras
• Enzimáticas
• Productoras de anticuerpos
• Estructural
B) Proteínas periféricas: A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.
• Uniones transitorias a ciertas sustancias: recibir información, ligar sustancias que han de penetrar en la membrana, participar en reacciones bioquímicas.
• Uniones estables con otras membranas o estructuras intercelulares
• Uniones facultativas, mas o menos estables para fijar elementos que ingresan a la célula.
• Glucocálix:
Otras sustancias pueden estar asociadas a esta estructura básica como diversos tipos de glúcidos que pueden unirse de forma covalente a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Las cadenas de estos glúcidos se disponen hacia el medio extracelular por la cara externa de la membrana y constituyen el glucocálix o matriz extracelular. Representando el 8% del peso seco de la membrana plasmática.
Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteínas (glucoproteínas). Esta cubierta de glúcidos representan el carne de identidad de las células, constituyen la cubierta celular a la que se atribuyen funciones fundamentales:
• Protege la superficie de las células de posibles lesiones
• Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguíneas
• Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguíneos del sistema sanguíneo ABO.
• Interviene en los fenómenos de reconocimiento célular, particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.
• En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide.
Funciones de la membrana plasmática
La función básica de la membrana plasmática reside en mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.
Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana, las proteínas realizan funciones específicas y podemos clasificarlas según su función en:
*Estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.
*Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas.
*Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser:
*Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales.
*Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.
En el transporte transmembrana podemos hablar de:
*Transporte pasivo: Se produce sin consumo de energía y a favor de gradiente electroquímico, o de concentración.
Difusión
*Simple: mecanismo de transporte pasivo, sin consumo de energía celular. A favor del gradiente de concentración. Involucra a moléculas e iones. Las sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la bicapa.
Las moléculas hidrofóbicas, moléculas polares de pequeño tamaño pero no cargadas se difunden más rápidamente.
Las moléculas no polares, oxigeno, dióxido de carbono, atraviesan directamente la bicapa por su liposolubilidad.
Las moléculas polares atraviesan canales formados por las proteínas. Algunas proteínas transmembrana presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua(osmosis) y por iones hidratados como el sodio, potasio. Algunos canales se mantienen permanentemente abiertos otros solo lo hacen cuando llega una molécula mensajera que se une a una zona receptora especifica e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana.
• Osmosis: se define como el flujo de agua a través de membranas semipermeables desde un compartimento de baja concentración hacia uno de concentración mayor. La osmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el potencial químico del agua que tiende a fluir desde las zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno menor.
• Facilitada: mecanismo pasivo a favor del gradiente de concentración que facilita el transporte de determinadas sustancias que en general son insolubles en lípidos, monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos. Requiere transportadores especiales
Esta difusión es mediada por un transportador o carriers. Depende de proteínas integrales de la membrana, cada proteína transportadora es especifica de una sola molécula o de un grupo de moléculas de estructura relacionada.
La proteína transportadora expone los sitios de reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la molécula por transportar se une a ella cambia la conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto donde se libera la molécula.
• Transporte activo: Se produce con consumo de energía y en contra de gradiente electroquímico. Es el transporte neto de un soluto en contra de un gradiente de concentración, no puede producirse espontáneamente, sino que requiere una fuente de energía para conducir un soluto a través de la membrana celular desde un compartimento de baja concentración a uno de alta. Es necesario la participación de proteínas integrales de la membrana
• Transporte activo primario: Dependen de fuentes primarias de energía tales como la hidrólisis de ATP Bomba de sodio y potasio. Es un mecanismo para sacar iones de sodio de la membrana celular y al mismo tiempo introducir iones potasio a la célula. Esta bomba se encuentra en todas la células del cuerpo y se encarga de mantener las diferencias de concentración sodio – potasio a través de la membrana y establecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las células.
La proteína acarreadora es un complejo de dos proteínas globulares separadas una con mayor peso molecular y otra más pequeña. La de mayor tamaño presenta tres características específicas para la función de bomba:
*Cuenta con tres sitios receptores para unir iones sodio en su porción situada en el interior de la célula.
*Tiene dos sitios receptores para iones potasio en su lado exterior
*La bomba ATPasaNa-K, la proteína transportadora es una ATPasa que intercambia tres iones de sodio intercelulares por 2 iones de potasio extracelulares mientras hidroliza ATP para obtener energía.
*También existen bombas de calcio, una en la membrana celular, que expulsa calcio hacia el exterior de la célula, la otra introduce iones calcio a uno o mas organelos vesiculares internos de la célula. La proteína atraviesa la membrana de lado a lado y actúa como ATPasa con capacidad para desdoblar ATP igual que ATPasa de sodio. Esta proteína tiene un sitio de unión para calcio en lugar de potasio.
• Transporte activo secundario: Los gradientes iónicos y los potenciales a través de membrana suministran la energía para que se realice el transporte, cuando se debe eliminar o incorporar una molécula muy grande o incluso un microorganismo entero, la membrana misma se compromete en el pasaje de la partícula organizando una vacuola donde esta queda contenida y es transportada. Se denomina exocitosis a la salida de la materia y endocitosis a la entrada a la célula. En casos particulares el proceso recibe distintos nombres:
• Endocitosis
Fagocitosis: cuando se trata de la incorporación de partículas grandes, partículas sólidas, consta de dos pasos:
- la membrana debe reconocer a la partícula a fagocitar y unirse a ella, esta unión determina el siguiente paso.
- consiste en una expansión de la membrana alrededor de la partícula proceso por el cual participan microfilamentos y se gasta energía.
Finalmente, la partícula queda englobada dentro de una vacuola y puede ser digerida intracelularmente.
Pinocitosis: cuando se trata de la incorporación de líquidos como el fluido extracelular. Es una captación inespecífica del líquido extracelular que baña la célula. La membrana plasmática rodea a una porción de este fluido y se invagina constituyendo una pequeña vacuola.
Endocitosis mediada por receptor: Es muy discriminatoria y requiere el reconocimiento específico de un determinado tipo de moléculas. Para ello la membrana celular cuenta con proteínas receptoras capaces de identificarlas aun cuando se hallen en muy baja proporción y en medio de muchas otras moléculas.
Las partículas se fijan a receptores ubicados en fosas revestidas por debajo de esta fosa se encuentra un enrejado de clatrina la fosa se invagina, la clatrina se libera. La porción invaginada se libera formando una vesícula pinocítica.
Exocitosis: Las células pueden liberar moléculas mediante este proceso, la liberación de neurotransmisores se produce por esto. También la exocitosis es responsable de la liberación de proteínas de secreción, por ejemplo la secreción de proenzimas pancreáticas por células acinares del páncreas. La proteína que va a ser secretada se almacena en vesículas secretoras en el citoplasma. Él estimulo secretor hace que dichas vesículas se fusionen con la membrana plasmática, liberando su contenido por exocitosis.
La composición de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren. Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, e hidratos de carbono unidos covalentemente a lípidos o proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, se cree que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, la proteína, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.
Los lípidos en un 98% son anfipáticos, es decir que presentan un lado hidrófilo y un lado hidrofóbico. De entre los lípidos, los más importantes son los fosfolípidos y esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides, como el colesterol. Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos pero sólo representan un 2% del total de lípidos de membrana.
Las proteínas en un 80 % son intrínsecas, mientras que el 20% restantes son extrínsecas. Hay proteínas con diferentes funciones como por ejemplo transportadoras, conectoras, receptoras y enzimas.
Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa lipídica:
A) Proteínas integrales: Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o a un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa. Entre cuyas funciones podemos se puede mencionar::
• Función de bomba
• Portadoras
• Conductoras
• Enzimáticas
• Productoras de anticuerpos
• Estructural
B) Proteínas periféricas: A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.
• Uniones transitorias a ciertas sustancias: recibir información, ligar sustancias que han de penetrar en la membrana, participar en reacciones bioquímicas.
• Uniones estables con otras membranas o estructuras intercelulares
• Uniones facultativas, mas o menos estables para fijar elementos que ingresan a la célula.
• Glucocálix:
Otras sustancias pueden estar asociadas a esta estructura básica como diversos tipos de glúcidos que pueden unirse de forma covalente a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Las cadenas de estos glúcidos se disponen hacia el medio extracelular por la cara externa de la membrana y constituyen el glucocálix o matriz extracelular. Representando el 8% del peso seco de la membrana plasmática.
Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteínas (glucoproteínas). Esta cubierta de glúcidos representan el carne de identidad de las células, constituyen la cubierta celular a la que se atribuyen funciones fundamentales:
• Protege la superficie de las células de posibles lesiones
• Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguíneas
• Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguíneos del sistema sanguíneo ABO.
• Interviene en los fenómenos de reconocimiento célular, particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.
• En los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide.
Funciones de la membrana plasmática
La función básica de la membrana plasmática reside en mantener el medio intracelular diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.
Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.
En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana, las proteínas realizan funciones específicas y podemos clasificarlas según su función en:
*Estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.
*Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas.
*Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser:
*Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales.
*Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.
En el transporte transmembrana podemos hablar de:
*Transporte pasivo: Se produce sin consumo de energía y a favor de gradiente electroquímico, o de concentración.
Difusión
*Simple: mecanismo de transporte pasivo, sin consumo de energía celular. A favor del gradiente de concentración. Involucra a moléculas e iones. Las sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la bicapa.
Las moléculas hidrofóbicas, moléculas polares de pequeño tamaño pero no cargadas se difunden más rápidamente.
Las moléculas no polares, oxigeno, dióxido de carbono, atraviesan directamente la bicapa por su liposolubilidad.
Las moléculas polares atraviesan canales formados por las proteínas. Algunas proteínas transmembrana presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua(osmosis) y por iones hidratados como el sodio, potasio. Algunos canales se mantienen permanentemente abiertos otros solo lo hacen cuando llega una molécula mensajera que se une a una zona receptora especifica e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana.
• Osmosis: se define como el flujo de agua a través de membranas semipermeables desde un compartimento de baja concentración hacia uno de concentración mayor. La osmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el potencial químico del agua que tiende a fluir desde las zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno menor.
• Facilitada: mecanismo pasivo a favor del gradiente de concentración que facilita el transporte de determinadas sustancias que en general son insolubles en lípidos, monosacáridos, ácidos grasos, aminoácidos. Requiere transportadores especiales
Esta difusión es mediada por un transportador o carriers. Depende de proteínas integrales de la membrana, cada proteína transportadora es especifica de una sola molécula o de un grupo de moléculas de estructura relacionada.
La proteína transportadora expone los sitios de reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la molécula por transportar se une a ella cambia la conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto donde se libera la molécula.
• Transporte activo: Se produce con consumo de energía y en contra de gradiente electroquímico. Es el transporte neto de un soluto en contra de un gradiente de concentración, no puede producirse espontáneamente, sino que requiere una fuente de energía para conducir un soluto a través de la membrana celular desde un compartimento de baja concentración a uno de alta. Es necesario la participación de proteínas integrales de la membrana
• Transporte activo primario: Dependen de fuentes primarias de energía tales como la hidrólisis de ATP Bomba de sodio y potasio. Es un mecanismo para sacar iones de sodio de la membrana celular y al mismo tiempo introducir iones potasio a la célula. Esta bomba se encuentra en todas la células del cuerpo y se encarga de mantener las diferencias de concentración sodio – potasio a través de la membrana y establecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las células.
La proteína acarreadora es un complejo de dos proteínas globulares separadas una con mayor peso molecular y otra más pequeña. La de mayor tamaño presenta tres características específicas para la función de bomba:
*Cuenta con tres sitios receptores para unir iones sodio en su porción situada en el interior de la célula.
*Tiene dos sitios receptores para iones potasio en su lado exterior
*La bomba ATPasaNa-K, la proteína transportadora es una ATPasa que intercambia tres iones de sodio intercelulares por 2 iones de potasio extracelulares mientras hidroliza ATP para obtener energía.
*También existen bombas de calcio, una en la membrana celular, que expulsa calcio hacia el exterior de la célula, la otra introduce iones calcio a uno o mas organelos vesiculares internos de la célula. La proteína atraviesa la membrana de lado a lado y actúa como ATPasa con capacidad para desdoblar ATP igual que ATPasa de sodio. Esta proteína tiene un sitio de unión para calcio en lugar de potasio.
• Transporte activo secundario: Los gradientes iónicos y los potenciales a través de membrana suministran la energía para que se realice el transporte, cuando se debe eliminar o incorporar una molécula muy grande o incluso un microorganismo entero, la membrana misma se compromete en el pasaje de la partícula organizando una vacuola donde esta queda contenida y es transportada. Se denomina exocitosis a la salida de la materia y endocitosis a la entrada a la célula. En casos particulares el proceso recibe distintos nombres:
• Endocitosis
Fagocitosis: cuando se trata de la incorporación de partículas grandes, partículas sólidas, consta de dos pasos:
- la membrana debe reconocer a la partícula a fagocitar y unirse a ella, esta unión determina el siguiente paso.
- consiste en una expansión de la membrana alrededor de la partícula proceso por el cual participan microfilamentos y se gasta energía.
Finalmente, la partícula queda englobada dentro de una vacuola y puede ser digerida intracelularmente.
Pinocitosis: cuando se trata de la incorporación de líquidos como el fluido extracelular. Es una captación inespecífica del líquido extracelular que baña la célula. La membrana plasmática rodea a una porción de este fluido y se invagina constituyendo una pequeña vacuola.
Endocitosis mediada por receptor: Es muy discriminatoria y requiere el reconocimiento específico de un determinado tipo de moléculas. Para ello la membrana celular cuenta con proteínas receptoras capaces de identificarlas aun cuando se hallen en muy baja proporción y en medio de muchas otras moléculas.
Las partículas se fijan a receptores ubicados en fosas revestidas por debajo de esta fosa se encuentra un enrejado de clatrina la fosa se invagina, la clatrina se libera. La porción invaginada se libera formando una vesícula pinocítica.
Exocitosis: Las células pueden liberar moléculas mediante este proceso, la liberación de neurotransmisores se produce por esto. También la exocitosis es responsable de la liberación de proteínas de secreción, por ejemplo la secreción de proenzimas pancreáticas por células acinares del páncreas. La proteína que va a ser secretada se almacena en vesículas secretoras en el citoplasma. Él estimulo secretor hace que dichas vesículas se fusionen con la membrana plasmática, liberando su contenido por exocitosis.
