Membrana Celular: Estructura, Composición y Funciones Esenciales

Estructura de la Membrana Celular

La membrana celular es una estructura fundamental en todas las células, y está compuesta principalmente por lípidos (40%), proteínas (50%) y glúcidos (azúcares, 10%).

Función de la Membrana

• Compartimentalización: Separa el interior de la célula del ambiente externo.
• Andamiaje para actividades bioquímicas: Proporciona un soporte estructural para diversas reacciones.
• Provisión de una barrera con permeabilidad selectiva: Controla el paso de sustancias hacia dentro y fuera de la célula.
• Respuesta a señales externas (receptores): Permite a la célula interactuar con su entorno.
• Transporte de solutos: Facilita el movimiento de moléculas a través de la membrana.

Modelos de Membrana

• E. Gorter y F. Grendel: Propusieron que las membranas celulares contienen una bicapa lipídica.
• H. Davson y J. Danielli: Sugirieron que la membrana plasmática está compuesta por una bicapa lipídica recubierta en sus dos superficies por una capa de proteínas globulares.

Composición Química de la Membrana

Esfingolípidos

Ceramida: Esfingosina unida con un ácido graso.

Glucolípido

Grupo adicional esterificado con el alcohol de la esfingosina, que es un carbohidrato.

Colesterol

Constituye hasta el 50% de las moléculas de lípidos de la membrana en algunas células animales.

Importancia de la Bicapa Lipídica

La composición lipídica determina el estado físico de la membrana e influye en la actividad de las proteínas de la misma. Brinda flexibilidad a la membrana, con lo que esta puede cambiar su forma, permitiendo procesos como la locomoción, la división celular y la fusión regulada.

Temperatura de Transición

Depende de:

1. Grado de insaturación de los fosfolípidos.
2. Longitud de la cadena de ácidos grasos.
3. Colesterol.

Fluidez de la Membrana

1. Permite que haya interacciones dentro de la membrana.
2. Participa en el ensamble de la membrana.
3. Permite procesos celulares básicos.

Mantenimiento de la Fluidez de la Membrana

Remodelación:

1. Desaturación (desaturasas): Formación de enlaces dobles.
2. Redistribución de las cadenas de fosfolípidos (fosfolipasas y aciltransferasas).

Carbohidratos

Las membranas plasmáticas contienen entre el 2% y el 10% de carbohidratos. Más del 90% son glucoproteínas, el resto son glucolípidos.

Funciones de los Carbohidratos

• Protegen a los lisosomas de las enzimas hidrolíticas.
• Protegen a la superficie de la célula de agresiones mecánicas y químicas.
• Muchos oligosacáridos del glucocáliz tienen carga negativa que atraen a cationes del medio extracelular (Na+). Esto es importante en células nerviosas y musculares.
• Participan en procesos de reconocimiento y de adhesión celular.

Proteínas

1. Proteínas integrales (proteínas transmembrana): Constituyen del 20% al 30% de las proteínas codificadas.
2. Proteínas periféricas: Situadas fuera de la bicapa lipídica (intra o extracelular). Se unen mediante enlaces no covalentes.
3. Proteínas ancladas al lípido: Se localizan fuera de la bicapa lipídica (intra o extracelular). Se unen mediante enlaces covalentes con lípidos.

Proteínas Integrales de Membrana

• Funcionan como receptores.
• Funcionan como conductos o transportadores.
• Pueden moverse en sentido lateral dentro de la membrana.
• Participan en la fusión celular.

Proteínas Periféricas

1. Brindan soporte estructural a la membrana.
2. Actúan como ancla para las proteínas integrales.
3. Funcionan como enzimas.
4. Son factores que transmiten señales a través de la membrana.

Proteínas Ancladas a los Lípidos

Muchas están unidas a la membrana mediante un pequeño oligosacárido vinculado con la molécula de fosfatidilinositol. Estas son conocidas como proteínas ancladas por GPI.

Tipos de Proteínas Receptoras de Superficie Celular

• Acopladas a proteína G.
• Asociadas con canales iónicos.
• Asociadas con enzimas.