La célula es una entidad altamente compleja y organizada con numerosas unidades y orgánulos funcionales. Muchas de estas unidades están separadas unas de otras por membranas que están especializadas para permitir que el orgánulo cumpla su función. Además, las membranas cumplen las siguientes funciones:
° Protegen la célula o el orgánulo
° Regulan el transporte hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo
° Permiten una fijación selectiva a determinadas entidades químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal
° Permiten el reconocimiento celular
° Suministran unos puntos de anclaje para filamentos citoesqueléticos o componentes de la matriz extracelular lo que permite mantener una forma
° Permiten la compartimentación de dominios subcelulares donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable
° Regulan la fusión con otras membranas
° Permiten el paso de ciertas moléculas a través de canales o ciertas junciones
° Permite la motilidad de algunas células u orgánulos
La célula y su ambiente
La célula está en continua interacción con su medio externo incorporando y expulsando sustancias a través de la membrana. Está se caracteriza por actuar como una membrana selectiva, permitiendo el paso de algunas sustancias.
La membrana plasmática permite el ingreso de diferentes moléculas que no son capaces de atravesar libremente por difusión simple la bicapa lipídica, ya sea por que son polares, o muy grandes. Es aquí donde las proteínas insertadas en la membrana plasmática actúan, estas proteínas se conocen como proteínas transportadoras.
En los casos en que las proteínas permiten el paso de moléculas a favor de gradientes, se habla de transporte pasivo o difusión facilitada. Este tipo de transporte no necesita de energía para llevarse a cabo.
También hay casos de transporte contra gradiente, o transporte activo el cual necesita de energía para llevar a cabo.
Difusión
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Es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una de menor concentración.
Difusión simple
Sustancias como el O2 y CO2 pasan a través de los poros de la membrana por difusión simple.
ESTRUCTURAS Y ORGANIZACIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Hay diferencias entre el medio interno y el medio externo. Estas diferencias se mantienen durante toda la vida, gracias al control de entrada y salida de iones y moléculas a través de la membrana.
La membrana es tan fina que no puede ser observada al microscopio óptico, pero si al electrónico. Antes de la aparición de este último, ya se conocía la existencia de la membrana, puesto que había añadido “rojo de fenol” a células y habían observado al microscopio óptico que el colorante no penetraba en dichas células. Tenía que haber algo que las limitase.
La membrana plasmática se encuentra en todas las células sin excepción. Tanto en eucariotas como en procariotas.
Su función es controlar el intercambio de moléculas e iones entre la célula y el medio: PERMEABILIDAD CELULAR.
Modelo del mosaico fluido
El modelo más aceptado actualmente es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del MOSAICO FLUIDO.
La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes pueden moverse, lo que le proporciona una cierta fluidez.
La fluidez es una de las características más importantes de las membranas.
Depende de factores como :
1.-La temperatura; la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.
2.-La naturaleza de los lípidos; la presencia de lípidos INSATURADOS y de cadena corta favorecen el aumento de la fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad, proporcionándole estabilidad.
Con los datos ofrecidos por la microscopía electrónica y los análisis
bioquímicos se ha elaborado este modelo de membrana.
Características del modelo de MOSAICO FLUIDO:
1.-La membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la base o soporte y las proteínas están incorporadas o asociadas a ella, interactuando unas con otras y con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.
2.-Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.
3.-Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes, fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
Glucocalix
La membrana celular de las células eucariotas está recubierta en su cara externa por una capa laxa de oligosacáridos y polisacáridos denominada
glucocálix
. Estos glúcidos pueden presentarse unidos covalentemente a lípidos (formando glucolípidos) o a proteínas (formando glucoproteínas), pero en todos los casos se sitúan en la superficie exterior de la membrana. Los monosacáridos constitutivos más importantes son: glucosa, manosa, galactosa, N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina. En el exterior del glucocálix se sitúa una capa secretada por la célula, formada por colágeno, elastina y otras proteínas, que se denomina
matriz extracelular
. Un tipo especial, rico en colágeno, es la lámina basal a la que se unen las células epiteliales.
*** Funciones del glucocálix
•
Proporciona
protección mecánica y química a la superficie celular
frente a las lesiones, al tiempo que le
otorga
viscosidad
, lo que facilita el deslizamiento de células aisladas, como los eritrocitos.
•
Representa la zona de
identificación
de las células. Mediante él entran en contacto y comunicación diferentes células. Unejemplo de este fenómeno es la llamada
inhibición por contacto
: las células, al juntarse, interrumpen su movimiento, elcrecimiento y la división celular (de esta forma quedan agrupadas, constituyendo asociaciones estables). Así se inicia, porejemplo, la formación de tejidos en los embriones.
•
La moléculas glucídicas actúan como
antígenos
sobre los que se fijan los anticuerpos específicos que determinan el comportamiento inmunológico de las células. De esta manera, las moléculas que actúan como antígenos responsables delos
grupos sanguíneos AB0
son glucolípidos presentes en las membranas de los eritrocitos. El grupo A, por ejemplo, está determinado por la N-acetilgalactosamina, y el B, por la galactosa. Los glúcidos son responsables, además, de los llamados
antígenos de tolerancia tisular o de histocompatibilidad
. La función de estas moléculas hace que, por ejemplo, en un trasplanté las células trasplantadas no sean reconocidas como propias y sean rechazadas por las receptoras.
•
El glucocálix actúa también como
receptor
de moléculas (hormonas), agentes patógenos (virus, bacterias) o sus toxinas.
•
También interviene en la
regulación del crecimiento y en la reproducción celular
. Las células cancerosas tienen un glucocálix diferente al de las células normales correspondientes, y no están sometidas a la inhibición por contacto.
•Los polisacáridos de la superficie celular tienen también una importante función en el
proceso de la fecundación
. Así, en los huevos de erizos o estrellas de mar (como en los de otros animales), la glucoproteína que rodea al óvulo es la responsable de la reacción acrosomal, mediante la cual un espermatozoide fecunda al óvu
Fosfolípidos
Los fosfolípidos, un tipo especial de lípido, son los componentes primarios de las membranas celulares. En su estructura química podemos observar una molécula de glicerol, dos ácidos grasos, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Su fórmula general se representa de la siguiente manera:
En las membranas celulares los fosfolípidos juegan un papel muy importante, ya que controlan la transferencia de sustancias hacia el interior o exterior de la célula.
Los fosfolípidos son anfipáticos, esto es que son simultaneamente hidrofílicos e hidrofóbicos. En efecto, una parte de su estructura es soluble en agua (hidrofílica), mientras que la otra, es soluble en lípidos (hidrofóbica).
Es en la parte hidrofílica donde se encuentran el grupo fosfato y el aminoalcohol o base nitrogenada.
Esta característica estructural hace posible que los fosfolípidos participen en el intercambio de sustancias entre un sistema acuoso y un sistema lipídico, separando y aislando a los dos sistemas, a la vez que los mantiene juntos.
En medio acuoso las colas de los fosfolípidos (constituidas por la molécula de gricerol y los ácidos grasos) tienden a disponerse en manera tal de formar un ambiente local hidrofóbico.
Al entrar en contaco con el agua, las moléculas de fosfolípidos se organizan formando micelas o bicapas que son grupos macromoleculares con gran cantidad de lípidos. En estas estructuras las cadenas hidrofóbicas de ácidos grasos se alinean unas con otras, interactuando entre ellas y dejando sus extremos hidrofílicos en contacto con el agua.
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