Membrana plasmática, vía secretora y canales iónicos: estructura y función celular

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La membrana plasmática

La membrana celular es una estructura compuesta por lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones variables.

Lípidos

Las moléculas lipídicas son anfipáticas: presentan una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica, lo que les permite organizarse en el centro de la membrana. Los lípidos más importantes son los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol.

Proteínas

Las proteínas desempeñan un papel funcional fundamental. Se anclan a los lípidos y se dividen en:

  • Proteínas integrales o transmembrana: atraviesan la bicapa lipídica, dejando expuestas al exterior regiones hidrofílicas en contacto con el medio acuoso, y se asocian a los lípidos mediante enlaces covalentes.
  • Proteínas periféricas: se asocian a los lípidos mediante enlaces débiles o a proteínas integrales.

Glúcidos

Los glúcidos son poco abundantes y se localizan en la superficie externa de la membrana plasmática. Pueden estar asociados a lípidos (glucolípidos) o a proteínas, formando el glucocálix.

Asimetría de la bicapa

La bicapa lipídica presenta una composición asimétrica entre sus dos caras: la cara en contacto con el medio extracelular (exoplasmática) y la cara citoplasmática (protoplasmática). En reposo, el entorno cercano a la cara externa es más positivo y el de la cara interna presenta carga negativa.

La vía secretora

La vía secretora es un proceso fundamental de la célula, encargado de la síntesis, clasificación y distribución de proteínas dentro y fuera de la célula. Consta de las siguientes etapas:

  1. Síntesis de proteínas: las proteínas que llevan la secuencia señal de entrada al retículo endoplasmático (RE) se completan en el RE y las cadenas polipeptídicas recién sintetizadas se insertan en la membrana del RE o atraviesan hacia la luz del RE.
  2. Residencia y transporte: las proteínas residentes en el RE permanecen dentro de este, mientras que el resto se empaqueta en vesículas de transporte que brotan del RE y se fusionan para formar el cis-Golgi.
  3. Recuperación de proteínas mal clasificadas: las proteínas mal clasificadas y las proteínas de membrana de vesículas que deben reutilizarse son recuperadas por el RE mediante vesículas que brotan del cis-Golgi y se fusionan con el RE.

En todas las células, ciertas proteínas solubles se desplazan a la superficie en vesículas de transporte y se secretan de forma continua. En otras células, algunas proteínas solubles se desplazan a la superficie y se almacenan en vesículas secretoras, liberándose ante señales neuronales u hormonales. Las proteínas de membrana y solubles destinadas a lisosomas son transportadas en vesículas que brotan del cis-Golgi hacia el endosoma tardío y, posteriormente, a los lisosomas.

Canales iónicos

Los canales iónicos son un tipo de proteínas que generan poros de apertura regulable en la membrana. Estas proteínas interactúan con solutos que van a ser transportados de forma debida a través de la bicapa lipídica, permitiendo el paso de solutos. La velocidad de transporte a través de estos canales es muy rápida.

Características principales

  • Realizan un transporte pasivo, de manera espontánea y sin gasto energético.
  • A favor del gradiente electroquímico, las moléculas se desplazan de mayor a menor concentración.
  • Presentan una gran selectividad iónica y se conservan a lo largo de la evolución; alrededor de 90 genes codifican canales iónicos en la célula.
  • Un solo canal puede transportar alrededor de 1000 iones por milisegundo y su apertura modifica las propiedades eléctricas de la membrana.
  • Algunos canales son sensibles al voltaje, mientras que otros se regulan en función de hormonas u otros cofactores.

Regulación y ejemplos

Los canales pueden ser regulados por la unión de moléculas en la cara interna o externa de la proteína canal, moléculas distintas a las transportadas. Los canales de sodio y calcio regulan la actividad de la membrana de neuronas y células musculares.

Los canales receptores de acetilcolina se abren al unirse dos moléculas de acetilcolina. Los canales mecanosensibles, por su parte, se abren en respuesta a estímulos mecánicos; por ejemplo, en las células sensoriales del oído, la vibración provoca la apertura de canales de potasio.

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