Estructura y Funciones de la Membrana Celular: Mosaico Fluido y Transporte
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Estructura y Función de la Membrana Celular: Modelo del Mosaico Fluido
La membrana celular, descrita por el modelo del mosaico fluido, presenta las siguientes características:
- Distribución dinámica de proteínas y lípidos.
- Controla la entrada y salida de moléculas.
- Es una estructura asimetrica.
- Participa en el intercambio iónico y catiónico.
- Tiene un grosor de entre 7.5 y 10.5 nm.
- Posee permeabilidad selectiva.
Composición de la Membrana
La membrana está compuesta principalmente por:
- Lípidos: Aproximadamente 40%.
- Proteínas: Aproximadamente 60%.
- Glúcidos o Carbohidratos: Alrededor del 0.1%, generalmente unidos a lípidos o proteínas formando el glucocálix.
Componentes Principales de la Membrana
Fosfolípidos
Son los componentes lipídicos más abundantes y forman la estructura básica de la bicapa. Características:
- Realizan movimientos: rotación, difusión lateral y flip-flop (este último es menos frecuente y requiere energía).
- Poseen una cabeza polar (hidrofílica) y colas apolares (hidrofóbicas).
- Son moléculas anfipáticas.
- Se disponen en una bicapa en toda la membrana.
Colesterol
Este lípido se intercala entre los fosfolípidos en células animales y contribuye a:
- Regular la fluidez de la membrana (la disminuye a altas temperaturas y la aumenta a bajas temperaturas).
- Aportar resistencia y estabilidad mecánica.
Proteínas de Membrana
Proteínas Periféricas
Se asocian a la superficie interna o externa de la bicapa lipídica, unidas débilmente (generalmente por interacciones no covalentes) a lípidos o proteínas integrales. No atraviesan la región hidrofóbica de la membrana.
Proteínas Integrales o Transmembrana
Atraviesan total o parcialmente la bicapa lipídica, incrustándose en ella. Características:
- Poseen regiones hidrofóbicas (en contacto con las colas lipídicas) e hidrofílicas (expuestas al medio acuoso).
- Pueden actuar como canales o transportadores para el paso de sustancias específicas (a menudo hidrofílicas, disueltas en agua).
- Algunas funcionan como receptores que detectan señales químicas o estímulos.
- Pueden estar unidas a componentes del citoesqueleto o de la matriz extracelular.
Componentes Glucídicos (Glucocálix)
Glicoproteínas
Son carbohidratos unidos covalentemente a proteínas de membrana. Contribuyen a la especificidad celular, al reconocimiento intercelular y actúan como receptores.
Glicolípidos
Son carbohidratos unidos covalentemente a lípidos de membrana. Participan en el reconocimiento celular y pueden servir como puntos de reconocimiento para patógenos.
Transporte de Sustancias a Través de la Membrana
Transporte Activo
Mecanismo que mueve sustancias a través de la membrana en contra de su gradiente de concentración (de menor a mayor concentración).
- Requiere un gasto energético, generalmente mediante el consumo de ATP en la célula.
- Ejemplo clave: La bomba de Sodio-Potasio (Na+/K+), que expulsa 3 iones de Na+ hacia el exterior e introduce 2 iones de K+ hacia el interior por cada molécula de ATP hidrolizada.
Endocitosis
Proceso de transporte activo mediante el cual la célula introduce macromoléculas o partículas del exterior, englobándolas en una vesícula formada por invaginación de la membrana plasmática.
- Fagocitosis: "Célula comiendo". La célula rodea con su membrana citoplasmática partículas sólidas grandes (como bacterias o restos celulares) y las introduce en el interior formando un fagosoma.
- Pinocitosis: "Célula bebiendo". La célula introduce líquidos extracelulares, junto con las sustancias disueltas o suspendidas en ellos, mediante la formación de pequeñas vesículas pinocíticas.
Transporte Pasivo
Mecanismo que mueve sustancias a través de la membrana a favor de su gradiente de concentración (de mayor a menor concentración). No requiere gasto energético directo por parte de la célula.
Ósmosis
Es el tipo específico de difusión pasiva que describe el movimiento neto de agua a través de una membrana semipermeable.
- El agua se mueve desde una zona de menor concentración de soluto (mayor concentración de agua) hacia una de mayor concentración de soluto (menor concentración de agua).
- El comportamiento celular varía según la tonicidad del medio externo:
- Medio Hipotónico: Menor concentración de soluto fuera que dentro de la célula (el agua tiende a entrar).
- Medio Isotónico: Igual concentración de soluto fuera y dentro (no hay flujo neto de agua).
- Medio Hipertónico: Mayor concentración de soluto fuera que dentro de la célula (el agua tiende a salir).
Difusión Simple
Movimiento directo de moléculas pequeñas y liposolubles (hidrofóbicas) a través de la bicapa lipídica.
- Ejemplos: oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2), nitrógeno (N2), urea, etanol, ácidos grasos.
Difusión Facilitada
Movimiento de moléculas que no pueden cruzar fácilmente la bicapa lipídica (como moléculas polares grandes o iones) a través de la membrana, con la ayuda de proteínas de membrana (canales o transportadores).
- Utiliza proteínas de canal (forman poros acuosos) o proteínas transportadoras (carriers) (cambian de conformación) incrustadas en la membrana.
- Ejemplos: glucosa, aminoácidos, iones (Na+, K+, Ca2+, Cl-).