LA MEMBRANA CELULAR

La célula está rodeada por una membrana, denominada "membrana plasmática". La membrana delimita

el territorio de la célula y controla el contenido químico de la célula.

En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos

en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente. Los lípidos forman una doble

capa y las proteínas se disponen de una forma irregular y asimétrica entre ellos. Estos componentes

presentan movilidad, lo que confiere a la membrana un elevado grado de fluidez.

Por el aspecto y comportamiento el modelo de membrana se denomina "modelo de mosaico fluído"

Las funciones de la membrana podrían resumirse en :

1.TRANSPORTE

El intercambio de materia entre el interior de la célula y su ambiente externo.

2.RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓN

Gracias a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como

receptoras de sustancias.

La bicapa lipídica de la membrana actúa como una barrera que separa dos medios

acuosos, el medio donde vive la célula y el medio interno celular.

Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho

procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana

presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas

moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas.

El paso a través de la membrana posee dos modalidades:

Una pasiva, sin gasto de energía, y otra activa , con consumo de energía.

1.El transporte pasivo. Es un proceso de difusión de sustancias a través de la

membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde

hay más hacia el medio donde hay menos. Este tranporte puede darse por:

Difusión simple . Es el paso de pequeñas moléculas a favor del

gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de

canales proteícos.

1.Difusión simple a través de la bicapa (1). Así entran moléculas

lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el

éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el

oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de

muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina,

también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del

agua recibe el nombre de ósmosis

2.Difusión simple a través de canales (2).Se realiza mediante las

denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+,

Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal

interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando,

como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una

determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre

una transformación estructural que induce la apertura del canal.

Difusión facilitada (3). Permite el transporte de pequeñas moléculas

polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc, que al no poder, que al

no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas

trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínass reciben el nombre

de proteínas transportadoras o permeasas que, al unirse a la

molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a

dicha molécula hacia el interior de la célula.

2.El transporte activo (4). En este proceso también actúan proteínas de

membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las

moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se

realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte

activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea

Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta

proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa,

ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el

transporte.

Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior,

con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una

gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del

30% del ATP que producen ( y las células nerviosas más del 70%) para

bombear estos iones.

Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la

parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto

fluido. En él se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento

celular.

El citoesqueleto , consiste en una serie de fibras que da forma a la célula,

y conecta distintas partes celulares, como si se tratara de vías de

comunicacion celulares. Es una estructura en continuo cambio. Formado por

tres tipos de componentes:

1.Microtúbulos

Son filamentos largos, formados por la proteína tubulina. Son

los componentes más importantes del citoesqueleto y pueden formar

asociaciones estables, como:

Centriolos

Son dos pequeños cilindros localizados en el interior del

centrosoma Figura 1, exclusivos de células animales. Con el

microscopio electrónico se observa que la parte externa de los

centriolos está formada por nueve tripletes de microtúbulos

Figura 3 . Los centriolos se cruzan formando un ángulo de 90º.

Figura 2

Cilios y flagelos

Son delgadas prolongaciones celulares móviles que presentan

básicamente la misma estructura, la diferencia entre ellos es que

los cilios son muchos y cortos, mientras que los flagelos son

pocos y más largos.

Constan de dos partes: una externa que sobresale de la

superficie de la célula, está recubierta por la membrana

plasmática y contiene un esqueleto interno de microtúbulos

llamado axonema, y otra interna, que se denomina cuerpo basal

del que salen las raíces ciliares que se cree participan en la

coordinación del movimiento.

2.Microfilamentos

Se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la

membrana y están formados por hebras de la proteína actina,

trenzadas en hélice, cuya estabilidad se debe a la presencia de ATP e

iones de calcio. Asociados a los filamentos de miosina, son los

responsables de la contracción muscular.

3.Filamentos intermedios

Formados por diversos tipos de proteínas. Son polímeros muy

estables y resistentes. Especialmente abundantes en el citoplasma de

las células sometidas a fuertes tensiones mecánicas (queratina,

desmina ) ya que su función consiste en repartir las tensiones, que de

otro modo podrían romper la célula.

Distribución en el citoplasma de los filamentos del citoesqueleto

Como se puede apreciar en los esquemas de la figura 5, los

microtúbulos irradian desde una región del citoplasma denominada centro

organizador de microtúbulos o centrosoma.

Los microfilamentos se encuentran dispersos por todo el citoplasma; pero

se concentran fundamentalmente por debajo de la membrana plasmática.

Los filamentos intermedios, se extienden por todo el citoplasma y se

anclan a la membrana plasmática proporcionando a las células resistencia

mecánica.

Está formado por una red de membranas que forman cisternas, sáculos y tubos

aplanados. Delimita un espacio interno llamado lúmen del retículo y se halla en

continuidad estructural con la membrana externa de la envoltura nuclear.

Se pueden distinguir dos tipos de retículo:

1.El Retículo endoplasmático rugoso (R.E.R.), presenta ribosomas unidos a su

membrana. En él se realiza la síntesis proteíca. Las proteínas sintetizadas por

los ribosomas, pasan al lúmen del retículo y aquí maduran hasta ser exportadas

a su destino definitivo.

2.El Retículo endoplasmático liso (R.E.L.), carece de ribosomas y está formado

por túbulos ramificados y pequeñas vesículas esféricas. En este retículo se

realiza la síntesis de lípidos.

En el reticulo de las células del hígado tiene lugar la detoxificación, que

consiste en modificar a una droga o metabolito insoluble en agua,en soluble en

agua, para así eliminar dichas sustancias por la orina.

Descubierto por C. Golgi en 1898, consiste en un conjunto de estructuras de

membrana que forma parte del elaborado sistema de membranas interno de las

células. Se encuentra más desarrollado cuanto mayor es la actividad celular.

La unidad básica del orgánulo es el sáculo, que consiste en una vesícula o cisterna

aplanada. Cuando una serie de sáculos se apilan, forman un dictiosoma. Además,

pueden observarse toda una serie de vesículas más o menos esféricas a ambos lados y

entre los sáculos. El conjunto de todos los dictiosomas y vesículas constituye el

aparato de Golgi.

El dictiosoma se encuentra en íntima relación con el retículo endoplásmico, lo que

permite diferenciar dos caras: la cara cis, más próxima al retículo, y la cara trans,

más alejada. En la cara cis se encuentran las vesículas de transición , mientras que en

la cara trans, se localizan las vesículas de secreción.

El sistema de membranas comentado al principio, constituye la respuesta de las

células eucariotas a la necesidad de regular sus comunicaciones con el ambiente en el

trasiego de macromoléculas. Para ello, se han desarrollado dos mecanismos en los que

el aparato de Golgi está involucrado.

La adquisición de sustancias se lleva a cabo por endocitosis, mecanismo que consiste

en englobar sustancias con la membrana plasmática para su posterior internalización.

La expulsión de sustancias se realiza por exocitosis , mecanismo que, en último

término, consiste en la fusión con la membrana celular de las vesículas que contienen

la sustancia a exportar.

Estos mecanismos dan sentido funcional al aparato de Golgi:

Maduración de las glucoproteínas provenientes del retículo.

Intervenir en los procesos de secreción, almacenamiento , transporte y

transferencia de glucoproteínas.

Formación de membranas: plasmática, del retículo, nuclear..

Formación de la pared celular vegetal.

Intervienen también en la formación de los lisosomas.

Es aconsejable ver este dibujo, donde se ve la relación entre el retículo endoplásmico, el aparato de

Golgi y los lisosomas.