Membrana plasmática y matriz extracelular: composición, funciones y diferenciaciones

1. Membrana Plasmática

La membrana plasmática está formada por lípidos, proteínas y glúcidos. Los lípidos y proteínas son los dos componentes mayoritarios de las membranas, mientras que los glúcidos están unidos a lípidos o a proteínas.

Lípidos

Los lípidos se encuentran dispuestos formando una bicapa. Los tres tipos principales de lípidos son fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol. Son antipáticos por tener un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico.

Propiedades:

• Autoensamblaje: Tienen la tendencia a unirse.
• Autosellado: Tienden a cerrarse sobre sí mismas.
• Fluidez: La bicapa lipídica presenta fluidez debido a que las moléculas lipídicas pueden desplazarse libremente, lo que incluye una difusión lateral. Las moléculas lipídicas giran con gran rapidez.
• Flexibilidad: Son flexibles.
• Difusión transversal: La difusión transversal de una monocapa a otra se denomina Flip-flop.

La fluidez de la bicapa lipídica depende de sus ácidos grasos y de su contenido en colesterol. Debido a su interior hidrofóbico, son muy impermeables a los iones. La bicapa actúa de barrera impidiendo la entrada de sustancias.

Proteínas

Las proteínas llevan a cabo la mayoría de las funciones específicas de las membranas.

Funciones:

• Transportan moléculas hacia el interior o hacia el exterior de la célula.
• Actúan como receptores del medio y transmiten estas señales al interior de la célula.
• Son enzimas que catalizan reacciones en la membrana.
• Actúan como puentes estructurales entre el citoesqueleto de la célula y la matriz extracelular.

Las proteínas integrales o transmembrana pueden ser de paso único (una hélice alfa atraviesa la bicapa) o de paso múltiple (varias hélices alfa de una cadena polipeptídica atraviesan la bicapa). Las proteínas periféricas se encuentran en la superficie de la bicapa y la mayoría están unidas por enlaces no covalentes. Las proteínas de canal forman poros acuosos que atraviesan la bicapa y permiten el paso de iones de tamaño y carga adecuados.

Modelo de Mosaico Fluido

Singer y Nicolson propusieron el modelo de mosaico fluido. Las proteínas transmembrana y los lípidos se disponen formando un mosaico. Son estructuras fluidas dado que los lípidos y las proteínas se difunden rápidamente (difusión lateral). Las membranas son estructuras asimétricas. La estructura fluida de la bicapa lipídica hace posible la distribución de los componentes de la membrana después de su síntesis. Además, permite que las membranas se fusionen entre sí y también asegura que las moléculas queden distribuidas por igual.

Funciones de la Membrana Plasmática

• Confiere a la célula su individualidad, es decir, constituye una barrera de permeabilidad muy selectiva que controla el intercambio de sustancias y regula la composición única del medio interno.
• Controla el flujo de información entre las células y su entorno. Los receptores son específicos para los estímulos externos o internos. Algunas membranas generan señales que pueden ser químicas o eléctricas.
• Proporciona un medio óptimo para el funcionamiento de las proteínas de membrana, como enzimas, receptores y proteínas transportadoras. Las enzimas de membrana catalizan reacciones que difícilmente tendrían lugar en un medio acuoso.

2. Matriz Extracelular

Las células sintetizan y segregan al exterior componentes que se depositan alrededor de ellas, formando la matriz extracelular. La matriz es la que confiere resistencia a los tejidos de sostén, tanto en animales como en plantas. La pared celular de las células vegetales es equivalente a la matriz extracelular de las células animales.

En los animales, los componentes principales son glicoproteínas, como el colágeno, los proteoglicanos y la fibronectina. El colágeno es la proteína más abundante, aporta resistencia a la tensión, y los proteoglicanos cumplen una misión que consiste en resistir la compresión y ocupar los espacios libres. La fibronectina se une a una proteína receptora de la membrana plasmática llamada integrina. Las integrinas son proteínas transmembrana que se unen al citoesqueleto, lo que les permite transmitir los cambios entre la matriz extracelular y el interior de la célula.

3. Diferenciaciones/Modificaciones de la Membrana Plasmática

En la membrana plasmática pueden aparecer modificaciones con el objetivo de mejorar el transporte de sustancias.

Modificaciones en la Superficie Apical

Se pretende conseguir mayor superficie mediante la invaginación de la membrana plasmática para que el transporte de sustancias a través de dicha superficie sea más eficaz. Un ejemplo son las microvellosidades intestinales.

Modificaciones en la Superficie Basal

Se crean para favorecer también el transporte de sustancias. Se consigue mediante invaginaciones de la membrana basal llamadas laberintos, que permiten además una unión más fuerte de dicha superficie basal con la lámina basal, si la hubiera.

Modificaciones en la Superficie Lateral

• Interdigitaciones: Mediante la invaginación de las membranas laterales se consigue mayor unión entre las células adyacentes.
• Unión estrecha/unión hermética: En la superficie lateral, entre dos células adyacentes, las membranas están menos separadas de lo normal. Tienen unas fibras proteicas que las atraviesan y unen, llamadas hebras de cierre. Así se impide el transporte de sustancias a través del espacio intercelular. Es una unión de refuerzo que aparece en epitelios que forman vasos sanguíneos.
• Unión en hendidura/de comunicación: En las zonas de las membranas laterales de dos células adyacentes donde se encuentran más próximas entre sí, aparecen este tipo de uniones, formadas también por fibras proteicas que atraviesan las membranas y que, de igual manera, impiden el paso de sustancias de una célula a otra a través de proteínas de canal. Por ejemplo, en el músculo cardíaco.
• Unión adherente/unión de anclaje/desmosoma: Consiste en un mecanismo de unión lateral entre dos células adyacentes que confiere una gran resistencia mecánica y que permite que se den esfuerzos de tensión importantes en el tejido en el que aparece. Por ejemplo, en los músculos se forman placas de esfuerzo de tipo proteico de las que salen fibras que se extienden hacia el citoplasma. En las zonas de la membrana están más cerca de lo normal, dependiendo de la extensión del desmosoma.