Estructura y Funciones de la Membrana Celular: Mosaico Fluido y Transporte

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-).