Estructura y Funciones de la Membrana Celular: Transporte y Permeabilidad

Membrana Celular: Estructura, Funciones y Transporte

La célula se encuentra rodeada por la membrana plasmática, una delgada capa de 6 a 10 nm de espesor compuesta por lípidos, proteínas y carbohidratos. Su estructura básica es similar a las restantes membranas de la célula (membrana de los organelos, incluida la membrana nuclear).

Las membranas celulares no son simples fronteras inertes que compartimentan a la célula, sino estructuras que ejercen actividades complejas, como las siguientes:

• Barreras de permeabilidad selectiva, que controlan el paso de sustancias a través de ella.
• Protegen la integridad estructural y funcional de la célula.
• Reciben información que permite detectar cambios en su entorno y reaccionar a ellos.
• Sirven como superficie para diversas reacciones químicas, en las que participan.

Características Estructurales de la Membrana Celular

La membrana celular, como todas las membranas biológicas, consiste en una bicapa de fosfolípidos, los que otorgan fluidez a la membrana, colesterol que se encuentra entre las cabezas de los fosfolípidos y proteínas, que se pueden ubicar en la periferia sobre ambas caras de la membrana o integrales insertas en la bicapa y otras proteínas transmembrana que atraviesan la bicapa.

La materia viva se encuentra rodeada de materia no viva con la que constantemente intercambia materiales. Ambas se diferencian por los tipos de compuestos químicos que contienen y por sus concentraciones. En todos los sistemas vivos, desde los procariotas a los eucariotas multicelulares más complejos, la regulación del intercambio de sustancias con el mundo inanimado ocurre a nivel de la célula individual y es realizado por la membrana celular. La membrana celular regula el paso de materiales hacia dentro y fuera de la célula, una función que hace posible que la célula mantenga su integridad estructural y funcional. Esta regulación depende de interacciones entre la membrana y los materiales que pasan a través de ella.

Componentes de la Membrana Celular

1. Bicapa de Fosfolípidos

   Cabeza polar (contacto con el agua)

   Cola apolar (repele el agua)

   La fluidez de la membrana depende de las colas (ácidos grasos insaturados)

2. Proteínas integrales o intrínsecas

   Atraviesan la bicapa completamente

   Proteína transportadora o carrier: se encargan del transporte de moléculas polares

   Proteína canal: se encargan del transporte de moléculas polares

3. Hidratos de carbono (glucocálix)

   Se ubican en la superficie de la membrana

   Glucoproteína: Se encargan de la identidad celular

   Glucolípido: Reconocen lo propio de lo ajeno

Funciones de la Membrana Celular

• Reconocimiento celular
• Límite celular
• Transporte de sustancias

Transporte a través de la Membrana Celular

1. Pasivo:

• Las partículas se mueven a favor del gradiente (de donde hay mayor concentración hacia donde hay menor)
• Sin gasto de energía
• Tipos: difusión simple, difusión facilitada, ósmosis

Tipos de Transporte Pasivo

Difusión Simple: Paso de una partícula de soluto pequeña y apolar (sin carga) a favor del gradiente. La difusión ocurre a través de fosfolípidos. Ej: triglicéridos, fosfolípidos, esteroides, gases O₂ y CO₂, alcohol. Factores que influyen en la rapidez de la difusión: distancia, concentración de la partícula, temperatura, corrientes citoplasmáticas.

Difusión Facilitada: Paso de una partícula de soluto grande y polar a favor del gradiente a través de proteínas integrales.

• Canal: No interactúa con el soluto pero posee un poro por el cual se mueve el soluto. Transporte de iones: Na⁺, K⁺, Cl^-, Ca⁺².
• Carrier: Interactúa con el soluto, experimenta un cambio de forma al llevar el soluto. Luego vuelve a su estado relajado. Transporte de azúcares, AA.

Ósmosis: Paso de solvente a favor del gradiente, desde una zona de mayor concentración a una zona de menor a través de la membrana. Nunca pasa el soluto.

• Medio Isotónico: El glóbulo rojo mantiene su volumen y forma. Entra y sale H₂O del glóbulo rojo con equilibrio neto.
• Medio Hipotónico: Entra H₂O y aumenta el volumen del glóbulo rojo, se hincha y estalla (citólisis o hemólisis). La célula vegetal incorpora H₂O, la vacuola crece y la membrana celular se adhiere a la pared celular (turgencia).
• Medio Hipertónico: La célula pierde H₂O, la vacuola se achica, la membrana celular se despega de la pared celular (plasmólisis).

2. Activo:

• Se produce en contra del gradiente de concentración.
• Requiere energía (ATP). Depende de la cantidad de mitocondrias.
• Tipos: Transporte Primario (bomba Na⁺/K⁺), Transporte Secundario (cotransporte), Transporte en masa o por vesículas.