La Membrana Plasmática

La membrana plasmática es una estructura esencial que delimita a todas las células, separando el interior celular del entorno extracelular. Esta membrana está compuesta principalmente por lípidos y proteínas, que trabajan en conjunto para llevar a cabo una variedad de funciones vitales.

Composición de la Membrana Plasmática

Bicapa Lipídica

Los lípidos de la membrana plasmática se organizan en una bicapa, que constituye la estructura fundamental de todas las membranas biológicas. Los tres tipos principales de lípidos presentes son:

• Fosfoglicéridos
• Esfingolípidos
• Colesterol

Estos lípidos son anfipáticos, lo que significa que poseen un extremo hidrofílico (afín al agua) y un extremo hidrofóbico (repelente al agua). Esta propiedad les permite autoensamblarse en una bicapa en medios acuosos, con las cabezas hidrofílicas orientadas hacia el exterior y las colas hidrofóbicas hacia el interior. Esta disposición crea una barrera estable que separa el citoplasma del entorno extracelular.

La bicapa lipídica posee características importantes que la hacen ideal para las membranas celulares:

• Autoensamblaje y autosellado: La naturaleza anfipática de los lípidos permite que la bicapa se forme y se repare a sí misma espontáneamente.
• Fluidez: Las moléculas lipídicas pueden moverse lateralmente dentro de la bicapa, lo que le confiere fluidez. Esta fluidez es crucial para muchas funciones de la membrana, como el transporte de moléculas y la señalización celular. La fluidez se ve afectada por la temperatura, la composición de ácidos grasos y el contenido de colesterol.
• Impermeabilidad: El interior hidrofóbico de la bicapa actúa como una barrera para los iones y la mayoría de las moléculas polares, lo que permite a las células mantener un entorno interno diferente al externo.

Proteínas de Membrana

Si bien la bicapa lipídica proporciona la estructura básica, son las proteínas las que llevan a cabo la mayoría de las funciones específicas de la membrana. La cantidad y el tipo de proteínas presentes varían según el tipo de célula y reflejan su función especializada.

Las proteínas de membrana desempeñan roles esenciales, entre ellos:

• Transporte: Facilitan el movimiento de moléculas específicas a través de la membrana, ya sea por transporte pasivo (a favor del gradiente de concentración) o activo (en contra del gradiente, con gasto de energía).
• Recepción de señales: Actúan como receptores que se unen a moléculas de señalización extracelulares (hormonas, neurotransmisores) y transmiten la señal al interior de la célula.
• Actividad enzimática: Catalizan reacciones químicas en la superficie de la membrana.
• Anclaje y soporte estructural: Se conectan al citoesqueleto intracelular y a la matriz extracelular, proporcionando soporte estructural y manteniendo la forma celular.

Las proteínas se asocian con la bicapa lipídica de diferentes maneras:

• Proteínas transmembrana: Atraviesan la bicapa de un extremo a otro. Poseen una región hidrofóbica que interactúa con el interior de la bicapa y regiones hidrofílicas que sobresalen en ambos lados.
• Proteínas periféricas: Se encuentran en la superficie de la bicapa, unidas a lípidos o proteínas transmembrana mediante enlaces no covalentes.

Modelo de Mosaico Fluido

El modelo de mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicolson, describe la estructura de la membrana plasmática:

• Mosaico: Las proteínas transmembrana y los lípidos se distribuyen en la bicapa formando un mosaico.
• Fluidez: Los lípidos y las proteínas pueden moverse lateralmente dentro de la bicapa, lo que le confiere fluidez.
• Asimetría: La composición de lípidos y proteínas no es uniforme en ambas caras de la bicapa. Esta asimetría es crucial para la función de la membrana.

Funciones de la Membrana Plasmática

La membrana plasmática desempeña una amplia gama de funciones vitales para la célula:

• Delimitación y protección: Define los límites de la célula y la protege del entorno externo.
• Permeabilidad selectiva: Regula el paso de sustancias hacia dentro y fuera de la célula, manteniendo un entorno interno estable.
• Comunicación celular: Recibe y transmite señales del entorno extracelular, permitiendo que la célula responda a estímulos externos.
• Interacción celular: Participa en la adhesión y comunicación entre células, formando tejidos y órganos.

Transporte de Moléculas a Través de la Membrana

La membrana plasmática regula el paso de moléculas hacia dentro y fuera de la célula mediante diferentes mecanismos de transporte.

Transporte Pasivo

El transporte pasivo no requiere gasto de energía por parte de la célula, ya que las moléculas se mueven a favor de su gradiente de concentración, es decir, desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración.

Difusión Simple

Las moléculas pequeñas y no polares, como el oxígeno (O₂) y el dióxido de carbono (CO₂), pueden atravesar la bicapa lipídica por difusión simple. Algunas moléculas polares pequeñas sin carga, como el agua (H₂O), también pueden difundirse a través de la bicapa.

Difusión Facilitada

: los iones y la mayoría de las moléculas polares tales como la glucosa, aminoácidos, nucleótidos y otros muchos metabolitos celulares, no pueden atravesar la bicapa y se transportan a través de las membranas biológicas mediante proteínas transmembrana que pueden ser proteínas
LAS PROTEÍNAS DE CANAL forman poros acuosos que atraviesan la bicapa y permiten el paso de iones de tamaño y carga adecuados. Estos canales iónicos se abren solo de manera transitoria y son por ello canales regulados. Algunos de estos canales se abren mediante interacción con un ligando y se denominan canales regulados por ligando, otros se abren en respuesta a un cambio del potencial de membrana y se denominan canles regulados por voltaje. Estos últimos son los responsables de la excitabilidad eléctrica de las células nerviosas y musculares.
También hay proteínas, denominadas acuaporinas, que forman canales que permiten que las moléculas de agua pasen rápidamente a través de la membrana. El agua se mueve a través de estos canales en la dirección determinada por el gradiente osmótico. Las acuoporinas se han encontrado en la membrana plasmática y en las membranas internas de muchas células. Abundan en la membranade la vacuola de las células vegetales y en la membrana plasmática de las células del riñon en los mamíferos.
LAS PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS ESPECÍFICAS o permeasas se unen  la molécula a transportar y sufren un cambio conformacional, que permite a transferencia de la molécula a través de la membrana. Cada proteína transporta sólo un tipo de ión o molécula o grupo de moléculas estrechamente relacionadas. Existe una velocidad máxima de transporte que se alcanza cuando el transportador está saturado.
*TRANSPORTE ACTIVO. Se realiza en contra de gradiente y con consumo de energía metabólica. Las proteínas transportadoras que intervienen se denominan bombas, siendo las más importantes las que transportan los cationes de sodio, potasio, calcio y protones. A continuación la bomba de Na+-K+.
La mayoría de las células animales tienen una alta concentración de K+ y una baja concentración de Na+ con respecto al medio externo. Estos gradientes se generan por la llamada bomba de Na+-K+, debido a que el movimiento de ambos iones se produce simultáneamente. Se bombean tres Na+ hacia el exterior y dos K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. La bomba de Na+-K+ tiene una actividad enzimática de ATP-asa.
El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. Las principales funciones de la bomba de Na+-K+ son:
-Controla el volumen celular: la expulsió de Na+ es necesaria para mantener el balance osmótico y estabilizar el volumen celular. Si se inhibe el funcionamiento de la bomba Na+-K+, las células animales que no poseen paredes celulares, se hinchan y revientan.
-Por otra parte, la energía potencial almacenada en el gradiente de Na+-K+ generado por la bomba permite:
·Permite que las células nerviosas y musculares sean eléctricamente excitables.
·Impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos hacia el interior de algunas células. En las células de epitelio intestinal el transporte activo de glucosa se realiza mediante un sistema de cotransporte unidireccional, el Na+ tiende a penetrar en la célula de forma pasiva y en, cierto sentido arrastra consigo a la glucosa.
TRANSPOTE DE MACROMOLÉCULAS Y PARTÍCULAS.
-ENDOCITOSIS: consiste en la ingestión de macromoléculas, partículas e incluso células pequeñas mediante la invaginación de una pequeña región de la membrana plasmática, que luego se estrangula formando una nueva vesícula intracelular.
Se distinguen tres tipos de procesos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, y endocitosis mediada por receptor.
·Fagocitosis, consiste en la ingestación de grandes partículas, como microorganismos o restos de células, que se engloban en grandes vesículas, llamadas fagosomas.
·Pinocitosis, consiste en la ingestación de líquidos y solutos mediantre pequeñas vesículas.
·Endocitosis mediada por receptor consiste en la incorporación de macromoléculas o partículas específicas tras su unión a proteínas receptoras de la membrana plasmática. Se formam, como en la pinocitosis, pequeñas vesículas.
En la mayoría de los casos las macromoléculas y las partículs ingeridas por cualquiera de estos procesos terminan en los lisosmas. Dado que los lisosomas contiene enzimas hidrolíticas, el material ingerido se digiere y pasa al citosol donde será utilizado por la célula.
-FAGOCITOSIS: se da en munchos Protozoos para ingerir partículas alimenticias y en ciertos lecocitos, para ingerir y destruir microorganismos. Los macrófagos desempeñan también un importante en la eliminación de células viejas y lesionadas y de residuos celulares.
Para que se de la fagocitosis deben existir en la superficie celular receptores específicos para las sustancias a englobar. Así, cuando una partícula se une a los receptores de la superficie del fagocito, induce a éste a emitir pseudópodos que engloban a dicha partícula, formando un fagosoma. A continuación el fagosoma se fusiona con uno o más lisosomas y su contenido es digerido y utilizado posteriormente como alimento por la célula.
-PINOCITOSIS: casi todas las células eucariotas ingieren líquidos y macromoléculas por pinocitosis, a diferencia de las grandes partículas que sólo son ingeridas por células fagocíticas especializadas. Mediante este proceso no se incorporan macromoléculas específicas a la célula sino cualquier soluto disuelto en el líquido.
La pinocitosis se produce de forma continua en las células endoteliales que revisten los capilares sanguíneos y de esta forma se incorpora plasma con sustancias disueltas a las células de los tejidos circundantes.
-ENDOCITOSIS MEDIDA POR RECEPTOR: mediante este proceso se incorporan a la célula  hormonas, proteínas, colesterol e incluso ciertos virus y toxinas bacterianas. Los distintos tipos de células poseen diferentes receptoresy, por ello, ingieren diferentes macromoléculas mediante este proceso.
La endocitosis medida por receptor se produce en regiones especializadas de la mebrana plasmática, denominadas depresiones revestidas. Estas regiones son depresiones de la membrana recubiertas en su cara citoplasmática por proteínas fibrosas, como la clatrina, que se organiza formando una especie de cesto, que es responsable de la invaginación y estrangulación de la membrana para formar vesículas endocítidicas revestidas. Estas vesículas pierden rápidamente el revestimiento formando vesículas de superficie lisa, cuyo contenido termina en los lisosomas a menos que sea recuoerado para reciclaje de la membrana plasmática.