Membrana plasmática: qué es, características, funciones, estructura
¿Qué es la membrana plasmática o celular?
La membrana plasmática o membrana celular es el orgánulo encargado de separar el contenido de las células del medio exterior, definiéndolas, dándoles su forma y ejerciendo importantes funciones desde el punto de vista de transporte, comunicación y metabolismo celular.
La noción de que las células están rodeadas por una barrera física no es tan antigua como podríamos pensar, pues los primeros biólogos celulares consideraban que los componentes de una célula se mantenían unidos entre sí gracias a fuerzas como la tensión superficial.
La estructura “invisible” que encierra a las células no fue reconocida como esencial hasta bien iniciado el siglo XX.
Los principales estudios por medio de los cuales se determinó su composición parcial datan de la última década de 1800 con los hallazgos de Overton, y de mediados de la década de 1920 con las publicaciones de Gorter y Grendel.
En conjunto, los descubrimientos de dichos autores proponían que las membranas celulares están formadas por una bicapa de lípidos ordenados.
En la actualidad, el modelo más aceptado para describir la estructura y composición de la membrana plasmática se conoce como el modelo del mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicolson a principios de los años 70.
Según este modelo, la membrana celular está formada por lípidos, proteínas y carbohidratos (azúcares), y lejos de ser una estructura rígida e impermeable, es un envoltorio sumamente dinámico y selectivamente permeable tanto para las sustancias que ingresan como para las que salen de la célula.
La membrana plasmática fue, sin duda, crucial para la formación de las primeras células y, por lo tanto, su aparición representa un hito evolutivo fundamental.
Características de la membrana plasmática
– Es una cubierta formada por lípidos, proteínas y carbohidratos que rodea a todas las células, tanto eucariotas como procariotas (con algunas diferencias).
– Su estructura principal consiste en una bicapa de lípidos ordenados de tal forma que los extremos polares enfrentan el medio externo e interno y los extremos apolares se enfrentan entre sí en el centro.
– Es una capa selectivamente semipermeable, lo que significa que permite el paso selectivo de algunas sustancias en ambos sentidos, es decir, de afuera hacia adentro y de adentro hacia afuera.
– Es una estructura muy dinámica, pues está siempre en movimiento, bien sea por los movimientos laterales de sus lípidos y proteínas o por el intercambio transversal de dichos componentes entre las dos capas que la forman.
– No es una cubierta estructuralmente uniforme, pues existen regiones o dominios bien definidos, con propiedades físicas y químicas determinadas, en las cuales se concentran tipos específicos de lípidos y proteínas (como las balsas lipídicas, por ejemplo).
– Es relativamente flexible y les permite a las células adaptar su forma a ciertas superficies o lugares, particularmente a las células animales, que son células “desnudas”, sin pared celular.
– Está íntimamente asociada con los componentes del citoesqueleto que, en conjunto, mantienen la estabilidad estructural y la forma de las células.
– Tiene una curvatura determinada, que es muy importante para muchas de sus funciones y está dada por las características de ciertos lípidos.
– Cumple diversas funciones desde el punto de vista de comunicación, transporte y metabolismo celular.
Estructura de la membrana plasmática
La membrana plasmática está compuesta por tres elementos o macromoléculas orgánicas fundamentales: lípidos, proteínas y carbohidratos.
Lípidos
La estructura “gruesa” de la membrana plasmática, por así decirlo, está formada por lípidos ordenados formando una bicapa.
Los lípidos son moléculas generalmente anfipáticas, lo que quiere decir que tienen una región o cabeza polar (hidrofílica) y otra región o cola apolar (hidrofóbica).
La membrana plasmática está constituida principalmente por fosfolípidos, los cuales tienen un esqueleto formado por una molécula de glicerol 3-fosfato, a la que se esterifican dos cadenas de ácidos grasos y un grupo “cabeza” que define la identidad de cada lípido.
Tanto las “colas hidrofóbicas” formadas por los ácidos grasos como las “cabezas polares” de los fosfolípidos definen a cada uno y les otorgan características físicas, químicas y funcionales diferentes.
Otros lípidos muy importantes en las bicapas de la membrana plasmática son los esfingolípidos, que en vez de tener una molécula de glicerol 3-fosfato como esqueleto, tienen una de esfingosina.
El colesterol también es un componente lipídico importante para la membrana plasmática de los organismos eucariotas. Participa en la fluidez y en la asociación con las proteínas membranales.
Los lípidos más abundantes e importantes en las células son: la fosfatidilcolina, la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilserina, el fosfatidilinositol y la esfingomielina.
Organización y distribución
La membrana plasmática se forma gracias a la asociación espontánea de los lípidos en una bicapa.
La bicapa lipídica es una estructura relativamente compleja, donde las colas apolares se enfrentan entre sí en el centro, “huyendo” del agua, y las cabezas polares “encaran” el lumen celular o el medio extracelular, generalmente de naturaleza polar.
La composición de lípidos varía de una célula a otra, y también es distinta entre las dos monocapas que forman la bicapa; en palabras más simples: los lípidos tienen una distribución asimétrica en la bicapa, por lo que una monocapa puede estar más enriquecida de un tipo de lípido que la otra.
Además, los lípidos tienen movimientos laterales y transversales, es decir, se pueden desplazar a lo largo de toda la membrana o pueden ser intercambiados por enzimas específicas entre las monocapas interna y externa, dependiendo de las necesidades celulares.
Proteínas
La membrana plasmática debe muchas de sus características de “selectividad” y funcionalidad a las proteínas con las que se asocia. Existen dos tipos de proteínas membranales: las integrales y las periféricas.
Proteínas integrales
Son aquellas que están “inmersas” en las monocapas, asociándose estrechamente a través de interacciones químicas con los lípidos que las forman. Algunas pertenecen solo a una de las dos monocapas, mientras que otras atraviesan de lado a lado la membrana, como las proteínas que forman canales, por ejemplo.
Proteínas periféricas
Las proteínas periféricas se asocian a la membrana plasmática de forma permanente o transitoria, pero no están “incrustadas” en las monocapas, sino que se asocian periféricamente a éstas, bien sea por medio de interacciones con los componentes lipídicos, con las proteínas integrales o con los carbohidratos.
Carbohidratos
Tanto los lípidos como las proteínas de membrana pueden asociarse con porciones de hidratos de carbono, formando respectivamente los glicolípidos y las glicoproteínas.
Estas porciones azucaradas se encuentran principalmente de cara al medio extracelular, es decir, en la monocapa externa de la membrana plasmática, donde usualmente participan en diferentes procesos celulares muy importantes.
Así, la estructura general de una membrana plasmática consiste en un “mar” de lípidos entre los cuales podemos encontrar proteínas asociadas.
Funciones de la membrana plasmática
La principal función de la membrana plasmática en toda célula es delinear y definir su borde o frontera. Podemos hacer una lista de otras funciones igualmente importantes en las que participa la membrana plasmática, como las siguientes:
- Propicia el transporte selectivo de iones, nutrientes y otras moléculas.
- Facilita la producción de energía en forma de ATP en algunos tipos de células.
- Puede representar una importante estructura de especificidad celular.
- Participa en la transmisión de impulsos eléctricos en algunos tipos de células.
- Es una pieza clave para la transducción de señales, tanto provenientes del medio exterior como del interior.
- Proporciona un lugar para que ocurran ciertas reacciones enzimáticas.
- Funciona en la comunicación intercelular y en los procesos de adherencia.
- Protege a las células.
- Se asocia con el citoesqueleto, funcionando como sitio de ancla para la organización interna de la célula.