Biología Celular - Membrana Plasmática

Biología Celular - Bloque 2: Estructura y Función de las Células - Unidad Didáctica 8: Membrana Plasmática

• La membrana plasmática delimita el límite de la célula, separando su contenido interno del medio externo.
• Es selectivamente permeable.
• Determina la composición de la célula.
• Está constituida por lípidos y proteínas.
• Las proteínas cumplen funciones específicas, incluyendo el transporte de moléculas y el reconocimiento celular.

Estructura de la Membrana Plasmática

• El modelo de membrana más empleado para su estudio es el eritrocito.
• La composición lipídica básica incluye fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol y esfingomielina, que en conjunto representan el 50% de los lípidos de la mayoría de las membranas.

Composición Lipídica de la Membrana Plasmática

• Fosfatidilcolina: 20%
• Fosfatidiletanolamina: 11%
• Fosfatidilserina: 4%
• Fosfatidilinositol: 2%
• Colesterol: 49%
• Esfingomielina: 13%
• Glicolípidos: 1%

La Bicapa Lipídica de la Membrana Plasmática

• Los fosfolípidos se distribuyen de manera asimétrica entre las dos mitades de la bicapa.
• La capa externa se compone principalmente de fosfatidilcolina y esfingomielina.
• La capa interna se compone principalmente de fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol y fosfatidilserina.
• Las orientaciones asimétricas de los fosfolípidos están determinadas por transportadores específicos.
• La esfingomielina se sintetiza en la cara interna del Aparato de Golgi y determina su posición en la cara externa de la membrana.

La Bicapa Lipídica de la Membrana Plasmática - Grupos Polares

• El grupo polar de la fosfatidilserina tiene carga negativa, generando una carga neta negativa en la cara citosólica de la membrana plasmática.
• El colesterol es un componente mayoritario de las membranas plasmáticas en animales (aproximadamente el 50%).
• Los glicolípidos se ubican exclusivamente en la cara externa de la membrana.

Características Generales de las Bicapas Lipídicas

• La estructura de los fosfolípidos hace que las membranas actúen como barreras entre compartimentos acuosos.
• Las bicapas lipídicas son fluidas y viscosas, con los ácidos grasos moviéndose libremente en su interior.
• Tanto los lípidos como las proteínas pueden difundir lateralmente dentro de la membrana.
• El colesterol y los esfingolípidos tienden a agruparse en pequeñas placas semisólidas llamadas balsas lipídicas.
• Las balsas lipídicas afectan la fluidez de la membrana e intervienen en la agrupación de proteínas.

Proteínas que Forman Parte de la Membrana Plasmática

• Las proteínas definen las propiedades funcionales de la membrana.
• En las membranas plasmáticas, existen proteínas integrales, que están insertas en la bicapa lipídica, y proteínas periféricas, que se unen a la membrana indirectamente.
• Muchas proteínas integrales son transmembrana, con porciones expuestas a ambos lados de la bicapa lipídica.
• Las proteínas de membrana exhiben una alta movilidad y pueden difundirse lateralmente en la membrana.

Movilidad de las Proteínas de Membrana

• Las proteínas de membrana pueden estar restringidas en su movimiento a través de interacciones con el citoesqueleto o con dominios lipídicos especializados.

Proteínas Periféricas

• Son proteínas que se disocian de la membrana con agentes polares, como soluciones de pH extremo o alta concentración salina.
• No se insertan en el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica. Se unen a la membrana a través de interacciones proteína-proteína, enlaces iónicos o interacciones con fosfolípidos.

Proteínas Integrales

• Contienen regiones que se insertan en la membrana plasmática, total o parcialmente.
• Solo pueden ser liberadas con tratamientos que rompen la bicapa lipídica. Esto quiere decir, por medio de agentes que alteran las interacciones hidrofóbicas.
• Están reguladas por detergentes.
• Contienen grupos hidrofóbicos e hidrofílicos. (detergentes).
• Los grupos hidrofóbicos de los detergentes desplazan las porciones hidrofóbicas de las proteínas y de los lípidos, mientras que los grupos hidrofílicos de los detergentes se unen a las porciones hidrofílicas de las proteínas.

Glicocáliz

• La superficie celular está recubierta por una cubierta de carbohidratos conocida como glicocáliz.
• El glicocáliz está compuesto por glicolípidos y glicoproteínas de la superficie celular.
• Protege la superficie celular del estrés iónico y mecánico, y forma una barrera ante microorganismos invasores.
• Los oligosacáridos del glicocáliz participan en diversas interacciones intercelulares.

Células Polarizadas

• Las células polarizadas presentan dominios apicales (en contacto con la luz o el exterior) y basolaterales (en contacto con el tejido adyacente).
• Estas estructuras se garantizan mediante uniones estrechas entre células adyacentes.
• Estas uniones estrechas impiden el movimiento de lípidos y proteínas a través de los dominios.

La Movilidad de Muchas Proteínas de Membrana

• Está limitada por las interacciones con el citoesqueleto o dominios lipídicos especializados (ej., balsas lipídicas).
• Los ejemplos incluyen la glicoforina y la banda 3 en eritrocitos que interactúan con el citoesqueleto cortical (espectrina-actina) en la membrana y restringen su movimiento.

Caveolas

• Son invaginaciones de 60-80 nm de la membrana plasmática.
• Se forman por oligómeros de proteínas de membrana llamadas caveolina.
• Interaccionan con la proteína citoplasmática cavina.
• Se asocian con diferentes procesos celulares (endocitosis, señalización celular, transporte lipídico y protección frente al estrés mecánico).

Transporte de Moléculas Pequeñas

• La membrana plasmática es selectivamente permeable.
• Únicamente gases (O₂, CO₂), moléculas hidrofóbicas (hormonas esteroideas), moléculas polares sin carga (H₂O, etanol) pueden difundir directamente a través de la bicapa.
• Las moléculas de mayor tamaño o cargadas requieren de proteínas de canal o transportadoras.
• Existen varios tipos de transporte pasivo: difusión simple, difusión facilitada (con proteínas de canal y transportadoras).
• Existe transporte activo, que requiere energía para trasladar moléculas en contra de un gradiente.
• Las proteínas transportadoras a menudo se unen a una molécula en un lado de la membrana y sufren cambios conformacionales que permiten su transporte al otro lado.

Proteínas de Canal

• Forman canales para el agua (acuaporinas), iones o pequeñas moléculas.
• Incluyen canales iónicos (con puertas que se abren y cierran según estímulos, como voltaje o moléculas ligando).

Bombas Iónicas

• Utilizan la energía derivada de la hidrólisis del ATP para transportar iones en contra de un gradiente electroquímico.
• La bomba Na+/K+ es un ejemplo clave para mantener el equilibrio iónico celular.

Endocitosis

• Proceso mediante el cual una célula internaliza materiales del medio extracelular.
• Tipos: fagocitosis (internalización de partículas grandes), macropinocitosis (internalización de fluidos extracelulares), endocitosis mediada por clatrina.
• Las vesículas endocíticas formadas se fusionan luego con endosomas y, finalmente, con lisosomas, donde se digiere el material internalizado.

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