Membrana plasmática

De Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a navegación, búsqueda

Ilustración de la membrana plasmática de una célula eucariota.

La membrana plasmática o celular es una estructura laminar que engloba a las

células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio
intracelular) y el exterior (medio extracelular) de éstas. Además, se asemeja a las
membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.

Está compuesta por una lámina que sirve de "contenedor" para el citosol y los distintos
compartimentos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica.
Está formada principalmente por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina),
colesterol, glúcidos y proteínas (integrales y periféricas).

La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le

permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. De esta forma se
mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a
la vez que mantiene el potencial electroquímico (haciendo que el medio interno esté
cargado negativamente).

Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula y se invagina

parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en el interior ocurren
respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.
Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm y no es visible al microscopio óptico pero sí al
microscopio electrónico, donde se pueden observar dos capas oscuras laterales y una
central más clara. En las células procariotas y en las eucariotas osmótrofas como plantas
y hongos, se sitúa bajo otra capa, denominada pared celular.

Contenido
[ocultar]

• 1 Composición química
o 1.1 Lípidos
o 1.2 Proteínas
o 1.3 Glúcidos
• 2 Estructura
o 2.1 Bicapa lipídica
o 2.2 Proteínas
o 2.3 Glúcidos
• 3 Funciones
o 3.1 Gradiente electroquímico
• 4 Permeabilidad

• 5 Referencias

[editar] Composición química

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de
la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general.
La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por
proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a
los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son las de lípidos, ya que se
calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a
su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de la masa de la membrana.

[editar] Lípidos

El 98% de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que
presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un
extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos
(fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los
glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son
escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas
neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero sólo representan un 2% del total de lípidos
de membrana.

• Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un

ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales
fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina y la
fosfatidilcolina o lecitina.
 • Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida (esfingosina
+ ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee fósforo; el resto
poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente
glucolípidos. Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus
derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los
gangliósidos contienen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico (ácido
siálico).
• Colesterol. El colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana. Sus
moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se
dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula (ya que ese
hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor importante en la
fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos dejados por
otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y fluida es la
membrana. Se ha postulado que los lípidos de membrana se podrían encontrar en
dos formas: como un líquido bidimensional, y de una forma más estructurada, en
particular cuando están unidos a algunas proteínas formando las llamadas balsas
lipídicas. Se cree que el colesterol podría tener un papel importante en la
organización de estas últimas. Su función en la membrana plasmática es evitar
que se adhieran las colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la
membrana. En las membranas de las células vegetales son más abundantes los
fitoesteroles.

[editar] Proteínas

El porcentaje de proteínas oscila entre un 20% en la vaina de mielina de las neuronas y

un 70% en la membrana interna mitocondrial;1 el 80% son intrínsecas, mientras que el
20% restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones
dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy
específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de
proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la
membrana las proteínas desempeña diversas funciones: transportadoras, conectoras
(conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras
(encargadas del reconocimiento celular y adhesión) y enzimas. Según su grado de
asociación a la membrana se clasifican en:

--> Integrales o Intrínsecas: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden
asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior,
por consiguiente, son anfipáticas. Solo se pueden separar de la bicapa si esta es
destruida (por ejemplo con un detergente neutro). Algunas de éstas, presentan
carbohidratos unidos a ellas covalentemente (glucoproteínas).

--> Periféricas o Extrínsecas: No presentan regiones hidrófobas, así pues, no pueden

entrar al interior de la membrana. Están en la cara interna de esta (en el interior celular).
Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico.

[editar] Glúcidos

Están en la membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden ser
polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando
el glicocalix. Representan el 8% del peso seco de la membrana plasmática. Sus
funciones principales son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular
(colaboran en la identificación de las señales químicas de la célula).

[editar] Estructura
Artículo principal: Aspectos estructurales de la membrana plasmática

Esquema de una membrana celular. Según el modelo del mosaico fluido, las proteínas
(en rojo y naranja) serían como "icebergs" que navegarían en un mar de lípidos (en
azul). Nótese además que las cadenas de oligosacáridos (en verde) se hallan siempre en
la cara externa, pero no en la interna.

Antiguamente se creía que la membrana plasmática era un conjunto estático formado

por las siguientes capas: proteínas/lípidos/lípidos/proteínas. Hoy en día se concibe como
una estructura dinámica. El modelo estructural aceptado en la actualidad se conoce
como "mosaico fluido". El mosaico fluido es un término acuñado por S. J. Singer y G.
L. Nicolson en 1972. Consiste en una bicapa lipídica complementada con diversos tipos
de proteínas. La estructura básica se mantiene unida mediante uniones no covalentes.

Esta estructura general -modelo unitario- se presenta también en todo el sistema de

endomembranas (membranas de los diversos orgánulos del interior de la célula), como
retículo endoplasmático, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y los de otros orgánulos,
como las mitocondrias y los plastos, que proceden de endosimbiosis.

[editar] Bicapa lipídica

Diagrama del orden de los lípidos anfipáticos para formar una bicapa lipídica. Las
cabezas polares (de color amarillo) separan las colas hidrofóbicas (de color gris) del
medio citosólico y extracelular.
El orden de las cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica impide
que solutos polares, como aminoácidos, ácidos nucleicos, carbohidratos, proteínas e
iones, difundan a través de la membrana, pero generalmente permite la difusión pasiva
de las moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas
sustancias vía complejos de proteína transmembranal tales como poros y caminos, que
permiten el paso de glucosa e iones específicos como el sodio y el potasio.

Las cinco capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich" con las colas de ácido
graso dispuestos hacia el centro de la membrana plasmática y las cabezas de
fosfolípidos hacia los medios acuosos que se encuentran dentro y fuera de la célula.

[editar] Proteínas

Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan

en la bicapa lipídica:2 3 4

• Proteínas integrales. Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana

una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas
transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o un glúcido
de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa.
• Proteínas periféricas. A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar
unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa,
sin provocar su ruptura.

En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana;

las diferentes proteínas realizan funciones específicas:

• Proteínas estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al

citoesqueleto y la matriz extracelular.
• Receptores de membrana: que se encargan de la recepción y transducción de
señales químicas.
• Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente
electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones.

Estas a su vez pueden ser:

• Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción

que sufren cambios conformacionales.
• Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan
los iones.

[editar] Glúcidos

Los glúcidos se hallan asociados mediante enlaces covalentes a los lípidos

(glucolípidos) o a las proteínas (glucoproteínas) y generalmente forman parte de la
matriz extracelular o glucocálix.

[editar] Funciones
La función básica de la membrana plasmática es mantener el medio intracelular
diferenciado del entorno. Esto es posible gracias a la naturaleza aislante en medio
acuoso de la bicapa lipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las
proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la
membrana plasmática una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del
medio.

Los esteroides, como el colesterol, tienen un importante papel en la regulación de las

propiedades físico-químicas de la membrana regulando su resistencia y fluidez.

[editar] Gradiente electroquímico

Es la fuerza neta de la dirección del flujo para cada soluto si combinamos los efectos de
gradiente de concentración y gradiente eléctrico.

[editar] Permeabilidad
La permeabilidad de las membranas es la facilidad de las moléculas para atravesarla.
Esto depende principalmente de la carga eléctrica y, en menos medida, de la masa molar
de la molécula. Pequeñas moléculas y moléculas con carga eléctrica neutra pasan la
membrana más fácilmente que elementos cargados eléctricamente y moléculas grandes.
Además, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas
moléculas y restringe la de otras. La permeabilidad depende de los siguientes factores:

• Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos

(moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado
que está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.

• Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la

membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño
tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.

• Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones

normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas
pueden pasar por los canales proteícos o con la ayuda de una proteína
transportadora.

También depende de las proteínas de membrana de tipo:

• Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden
pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de
fosfolípidos.

• Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la

membrana y la llevan al otro lado donde la liberan.

[editar] Referencias
TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS
Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y
la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos:

1. Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para que la sustancia cruce la membrana
plasmática
2. Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía pasa hacer atravesar la
membrana a una sustancia en particular

TRANSPORTE PASIVO

Los mecanismos de transporte pasivo son:

 Difusión simple
 Osmosis
 Ultrafiltración
 Difusión facilitada

Difusión Simple

Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto tienen movimientos
que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su
energía cinética cuando existe un gradiente de concentración, es decir cuando en una
parte de la solución la concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene
lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida
cuanto mayor sea energía cinética (que depende de la temperatura) y el gradiente de
concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas.

Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono, esteroides, vitaminas

liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular atraviesan la membrana
celular por difusión, disolviendose en la capa de fosfolípidos.

Algunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana plasmática por difusión,
pero empleando los canales constituídos por proteínas integrales llenas de agua. Algunos
ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3, Ca++, etc. Debido al pequeño tamaño de los canales,
la difusión a través de estos es mucho más lenta que a través de la bicapa fosfolipídica

Osmosis

o Es otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente - el agua en el caso de

los sistemas biológicos - pasa selectivamente a través de una membrana semi-permeable.
La membrana de las células es una membrana semi-permeable ya que permite el paso del
agua por difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es
mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana
es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su
concentración es menor.

El movimiento del agua a través de la membrana semi-permeable genera un presión

hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es la presión necesaria para
prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi-permeable que
separa dos soluciones de diferentes concentraciones.

La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto de las diferentes

concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para mantener la forma de un célula,
por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución isotónica, lo que quiere
decir que la concentración de agua de esta solución es la misma que la del interior de la
célula. En condiciones normales, el suero salino normal (0.9% de NaCl) es isotónico para los
hematíes.
Si los hematíes son llevados a una solución que contenga menos sales (se dice que la
solución es hipotónica), dado que la membrana celular es semi-permeable, sólo el agua
puede atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la solución hipotónica, el agua
entra en el hematíe con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este
fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis.
Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución hipertónica (con una
concentración de sales superior a la del hematíe) parte del agua de este pasará a la solución
produciéndose el fenómeno de crenación y quedando los hematiés como "arrugados".
 Ultrafiltración

En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una membrana por
efecto de una presión hidrostática. El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de
menos presión. La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la
presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas moléculas pequeñas
(como la urea, la creatinina, sales, etc) pasen a través de las membranas de los capilares
microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas
como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas
en la sangre.

Difusión facilitada

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la
membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa
de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos. Esta sustancias,
pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión
facilitada, con la ayuda de una proteina transportadora. En el primer paso, la glucosa se
une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar.
Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una kinasa (enzima que añade un grupo
fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las
concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente
de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa.

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

 del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana

 del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana
 de la rápidez con que estas proteínas hacen su trabajo

La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita la difusión de la glucosa hacia
el interior de las células, disminuyendo su concentración en la sangre. Esto explica el porque
la ausencia o disminución de la insulina en la diabetes mellitus aumenta los niveles de
glucosa en sangre al mismo tiempo que obliga a las células a utilizar una fuente de energía
diferente de este monosacárido