5. Envolviendo a la célula: la membrana plasmática

La membrana plasmática o celular es una estructura laminar muy delgada, de unos  75 Å, que rodea a la célula actuando como barrera selectiva —controla el intercambio de sustancias entre el exterior y el interior—, al mismo tiempo que permite la comunicación con el exterior, gracias a que presenta receptores específicos que permiten la transferencia de información.

Actividad

Las moléculas que forman la membrana plasmática presentan una disposición que recibe el nombre de mosaico fluido.

Imagen 1. Autor: Daedalus. Licencia Creative Commons

Este modelo fue propuesto por Singer y Nicholson en 1972, y sirve para explicar que la membrana plasmática está formada por dos capas superpuestas de lípidos —también llamada bicapa lipídica—, en la cual se encuentran insertadas proteínas. En el exterior de la membrana, unido a los lípidos y a las proteínas se sitúan glúcidos. Esto le da el aspecto de un "mosaico".

En la imagen, los lípidos son los números 4 y 7; las proteínas, el 5 y el 6. Los glúcidos están representados con los números 1 y 3.

En una membrana plasmática, el 40% de su composición son lípidos.

Como recordarás, son moléculas esencialmente anfipáticas, moléculas poseen un polo hidrófilo, polar, que puede establecer atracciones con moléculas de agua y un polo hidrófobo, apolar, que no interacciona con el agua.
Imagen 2. Autor: Desconocido. Licencia Creative Commons

Las partes polares son atraídas por el agua y las apolares la rechazan, protegiéndose mutuamente, formándose bicapas lipidicas.

Los más abundantes son fosfolípidos (55% del total de los lípidos), colesterol (25%) y glucolípidos y otros ácidos grasos.

Pregunta Verdadero-Falso

Como has podido ver en la animación que se ha desplegado cuando has pinchado en la palabra fosfolípidos, los lípidos que forman la membrana biológica son moléculas anfipáticas que le confieren a esta bicapa una serie de propiedades. ¿Puedes decir si son verdaderas o no estas afirmaciones?

Pregunta 1

El proceso de formación de bicapas es espontáneo, ya que las porciones hidrófobas de las moléculas huyen del agua y se quedan hacia el interior, y las partes hidrófilas quedan hacia fuera, entando en contacto con el agua:

Pregunta 2

Las membranas biológicas tienden a cerrarse sobre sí mismas, formando vesículas esféricas:

Pregunta 3

Las membranas biológicas son completamente rígidas:

Los principales fosfolípidos que encontramos en la membrana son los que aparecen unidos a colina (fosfatidilcolina); serina (fosfatidilserina); etanolamina (fosfatidiletanolamina); e inositol (fosfatidilinositol).

Imagen 4. Autor: Desconocido. Licencia Creative Commons
 
Imagen 5. Autor: Desconocido. Licencia Creative Commons

El colesterol se sitúa en la parte hidrofóbica de la bicapa. Su presencia contribuye a la estabilidad y fluidez de la membrana ya que se une con las "colas" de la bicapa lipídica y evita que estas se empaqueten y vuelvan más rígida a la membrana.

Las membranas de las células vegetales no contienen colesterol, tampoco las de la mayoría de las células bacterianas.

Pre-conocimiento

La fluidez es una de las características más importantes de las membranas biológicas. Depende de varios factores, tales como La temperatura, ya que al aumentar ésta, se aumenta la fluidez. También depende de la naturaleza de los lípidos: la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorece el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.
Las proteínas constituyen aproximadamente el 50% de las membranas,y se sitúan intercaladas o adosadas a la bicapa de lípidos. Son de diverso tamaño y naturaleza, y son responsables de las funciones específicas de la membrana.

Podemos clasificarlas en dos grandes grupos:
  • Proteínas integrales. Están unidas fuertemente a los lípidos y son difíciles de separar de la bicapa. Pueden atravesar la membrana, llamándose proteínas transmembranas —algunas atraviesan la bicapa una sola vez y se las llama proteínas de paso único, y otras pueden atravesarla varias veces: proteínas multipaso— o aparecer por fuera de la membrana, unidas a un lípido.
  • Proteínas periféricas. Aparecen a un lado u otro de la membranas. Se separan de ésta con bastante facilidad.
Los glúcidos constituyen el glucocálix. Se encuentran en la parte externa asociados a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Protegen a la superficie de la célula de daños, presentan función antigénica y permiten el reconocimiento celular y la comunicación entre células.

Observa este vídeo sobre la estructura virtual de la membrana plasmática.

Caso de estudio

La membrana plasmática se caracteriza por presentar asimetría, es decir existen diferencias entre la cara de la membrana que da al medio extracelular y la parte que da al interior de la célula.
¿Puedes decir a qué es debida esta asimetría?

Actividad

El modelo de mosaico fluido se caracteriza por:

  • Los lípidos y proteínas que forman la membrana plasmática forman un mosaico molecular; se colocan unos junto a otros como las piezas de un mosaico.
  • Los lípidos y proteínas pueden desplazarse en el plano de la bicapa lipídica: las membranas son fluidas.
  • Las membranas son asimétricas en cuanto a la disposición de sus componentes moleculares.
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