La membrana plasmática

La membrana plasmática es la biomembrana que limita y relaciona el interior de la célula con el exterior. Su estructura es similar a la de las otras biomembranas: una bicapa lipídica con proteínas integrales y periféricas dispuestas según el modelo de mosaico fluido.

Permeabilidad selectiva

La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática permite a la célula controlar y mantener su composición interna. Dada la naturaleza lipídica de la membrana plasmática, su impermeabilidad no puede ser absoluta, ya que a través de ella se realizan todos los intercambios de materia y energía con el ambiente externo. Por esta razón, se han desarrollado sistemas de transporte específicos, en los que participan activamente las proteínas de membrana, que regulan el tráfico de todas las sustancias que la célula necesita: permiten el paso de sustancias hidrófilas, ionizadas o de gran tamaño. Los sistemas de transporte utilizados son diferentes según se trate de moléculas pequeñas o de macromoléculas y partículas.

A) Transporte de moléculas pequeñas

Transporte de moléculas pequeñas: El transporte a través de la membrana de moléculas pequeñas puede ser de dos tipos: pasivo, cuando no precisa consumo de energía y activo cuando requiere una fuente de energía.

• Difusión simple. Se produce a través de la bicapa lipídica. De esta manera atraviesan la membrana plasmática las moléculas no polares (liposolubles): los gases, como el O2 y el CO2, y algunas hormonas, como las esteroides y las tiroideas. También pueden pasar por difusión simple pequeñas moléculas polares sin carga, como el agua, el etanol, el glicerol o la urea.
• Difusión facilitada. Se realiza mediante las proteínas transportadoras o permeasas y las proteínas canal. Así atraviesan la membrana las moléculas polares grandes y los iones.

Proteínas transportadoras o permeasas. Son proteínas de transmembrana que se unen específicamente a la molécula que transportan. Esta unión provoca un cambio de conformación en la proteína que permite que la molécula transportada quede libre al otro lado de la membrana, tras lo cual la proteína transportadora recupera su conformación inicial. Proteínas canal o canales iónicos. Son proteínas de transmembrana que forman poros acuosos por los que pasan los iones.

A.2) Transporte activo: Este proceso de bombeo se realiza mediante proteínas transportadoras denominadas bombas y se consume energía que, directa o indirectamente, se obtiene del ATP.

B) Transporte de macromoléculas y de partículas

El transporte de macromoléculas y de partículas a través de la membrana plasmática incluye tanto la incorporación de sustancias a las células (endocitosis) como su secreción al exterior (exocitosis).

B.1) Endocitosis

En la endocitosis las sustancias que van a ser introducidas en la célula son englobadas en invaginaciones de la membrana plasmática que acaban cerrándose y forman vesículas intracelulares que contienen el material ingerido. Los tipos de endocitosis que mejor se conocen son: la fagocitosis y la endocitosis dependiente de clatrina.

Endocitosis dependiente de clatrina. Se utiliza para la entrada selectiva de macromoléculas a las células.

B.2) Exocitosis

La exocitosis es el proceso contrario a la endocitosis. Mediante este proceso todas las células secretan los materiales necesarios para renovar la membrana plasmática y los componentes de la matriz extracelular.

Uniones celulares

Las uniones celulares son regiones especializadas de la membrana plasmática en las que se concentran proteínas de transmembrana especiales, mediante las cuales se establecen conexiones entre dos células o entre una célula y la matriz extracelular. Aparecen en todos los tejidos, pero son especialmente importantes en los epitelios.

Clasificación de las uniones celulares: Por su forma, las uniones celulares se clasifican en zónulas y máculas. Por su función, las uniones celulares se clasifican en: uniones ocluyentes, uniones de anclaje y uniones comunicantes.

Características de los distintos tipos de uniones celulares:

• Uniones ocluyentes. Se denominan también zónulas ocludens y aparecen en la región lateral superior de las células epiteliales que separan medios de composición muy diferente. En estas uniones, bandas de proteínas de transmembrana de la membrana plasmática de una célula contactan con bandas de proteínas de transmembrana de la membrana plasmática de la otra célula. Sus funciones principales son cerrar el espacio intercelular entre las células impidiendo el paso de moléculas entre ellas y mantener los dominios apical y basolateral de la membrana plasmática evitando que las proteínas de membrana de la región apical difundan a las regiones lateral y basal.
• Uniones comunicantes. Se denominan también uniones gap y su función consiste en establecer puntos de comunicación directa entre los citoplasmas de células adyacentes. A través de los cuales pasan iones y pequeñas moléculas.
• Uniones de anclaje. Se sitúan en las superficies laterales y basales de las células. Son frecuentes en tejidos sometidos a estrés mecánico, como el intestino, la piel, el cuello uterino, etc. A través de proteínas de transmembrana conectan los filamentos del citoesqueleto de una célula con los de otra o con la matriz extracelular. La función de estas uniones es aumentar la resistencia de las células frente a tensiones mecánicas fuertes, que aplicadas sobre una sola célula acabarían rompiéndola. Existen tres tipos de uniones de anclaje: las zónulas adherens, las máculas adherens y los hemidesmosomas.

Comunicación celular

Todas las células, desde las procariotas más sencillas a las de los organismos multicelulares, son capaces de responder adecuadamente a los estímulos externos. Por ejemplo, las bacterias captan concentraciones elevadas de nutrientes y se mueven hacia ellas y las levaduras utilizan señales, llamadas feromonas, para coordinar la reproducción sexual. Los mecanismos de comunicación celular alcanzan su mayor complejidad en los organismos pluricelulares, en los que el comportamiento de cada célula es regulado cuidadosamente para satisfacer las necesidades del organismo.

Tipos de comunicación celular: En función de la distancia recorrida por la molécula señal, desde que es secretada por la célula señalizadora hasta que alcanza a la célula diana, se diferencian tres tipos de comunicación celular: endocrina, paracrina y autocrina.