La Membrana Plasmática: Estructura y Composición

La Membrana Plasmática

• La membrana plasmática rodea la célula, permitiendo el intercambio de energía y materia.
• Su grosor es de aproximadamente 75 Å, lo que requiere microscopía electrónica para su observación.

Composición de la Membrana Plasmática

• La membrana está formada por lípidos (40%), proteínas (52%) y glúcidos (8%).

Lípidos en la Membrana

• Incluyen fosfolípidos, glucolípidos y esteroles (como el colesterol).
• Los fosfolípidos son abundantes, con una cabeza polar hidrófila y colas apolares hidrófobas, lo que les da un carácter anfipático y les permite formar bicapas en medios acuosos.
• Los glucolípidos son semejantes a los fosfolípidos, pero con oligosacáridos, y se encuentran en la cara externa de la membrana.
• Los esteroles son más abundantes en células animales y están presentes en la membrana plasmática de células eucariotas.

Fluidez de la Membrana

• Los fosfolípidos y glucolípidos pueden rotar y desplazarse lateralmente dentro de la bicapa, dando fluidez a la membrana.
• El colesterol reduce esta fluidez.

Proteínas en la Membrana

• Se clasifican según su asociación con la membrana en integrales o intrínsecas y periféricas o extrínsecas.
• Las proteínas integrales están total o parcialmente englobadas en la bicapa y solo se separan destruyendo la bicapa.
• Las proteínas transmembranales atraviesan la bicapa, sobresaliendo a ambos lados, y algunas proteínas se asocian a una cara de la membrana.
• Algunas proteínas integrales son glucoproteínas, con carbohidratos unidos covalentemente, ubicados en la cara externa.
• Las proteínas periféricas se sitúan a ambos lados de la bicapa y se separan fácilmente, uniéndose a lípidos o proteínas integrales.
• Las proteínas pueden desplazarse lateralmente, similar a los lípidos, contribuyendo a la fluidez.

Glúcidos en la Membrana

• Principalmente oligosacáridos unidos a proteínas (glucoproteínas) y lípidos (glucolípidos).
• Se localizan asimétricamente en la cara externa de la membrana, formando el glucocálix, importante en la cubierta celular.

Estructura de la Membrana Plasmática

• Microscópicamente, se observan dos bandas oscuras separadas por una capa clara, una estructura común en células y orgánulos, llamada membrana unitaria.
• El modelo más aceptado es el del mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicholson en 1972.
• En dicho modelo, la membrana es un mosaico fluido de proteínas inmersas en una bicapa lipídica de fosfolípidos, colesterol y glucolípidos.
• La membrana es asimétrica en la distribución de sus componentes químicos, con glucolípidos solo en la capa externa y partes glucídicas de glucoproteínas asomando también hacia afuera.

Funciones de la Membrana Plasmática

• Delimita la célula, separando el citoplasma del medio externo.
• Controla el intercambio y transporte de sustancias, actuando como una barrera selectiva.
• Participa en endocitosis (captación) y exocitosis (secreción).
• El glucocálix realiza funciones de reconocimiento celular.

Transporte a Través de la Membrana

• La membrana permite el paso de moléculas o iones selectivamente.

Tipos de Transporte de Moléculas Pequeñas

• El transporte pasivo ocurre a favor del gradiente de concentración o carga, sin consumo de energía.
• La difusión simple es el movimiento directo de moléculas apolares a través de la bicapa lipídica.
• La difusión facilitada implica proteínas transportadoras o permeasas que ayudan a moléculas polares a cruzar la membrana.

Tipos de Transporte de Moléculas Pequeñas

• El transporte activo se realiza en contra del gradiente electroquímico y requiere energía, usualmente ATP.
• Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio, que mantiene el potencial de membrana.

Transporte de Macromoléculas

• La endocitosis permite la entrada de grandes moléculas o partículas complejas a través de vesículas.
• La exocitosis es la expulsión de macromoléculas al exterior mediante vesículas.
• La endocitosis mediada por receptor incorpora macromoléculas específicas que se unen a receptores en la membrana, formando vesículas revestidas.

Tipos de Endocitosis

• La pinocitosis es la ingestión de líquidos o partículas pequeñas vía vesículas diminutas.
• La fagocitosis es la ingestión de partículas grandes o microorganismos, formando fagosomas.

Exocitosis

• Proceso inverso a endocitosis, sustancias en vesículas se transportan al exterior celular.
• Al unirse la vesícula con la membrana plasmática el contenido se expulsa.
• La exocitosis aumenta superficie de la membrana plasmática y en contraste la endocitosis la disminuye.

Diferenciaciones de la Membrana Plasmática.

• En algunas células, la membrana plasmática se especializa adquiriendo distintas funciones.
• Según su localización, se distinguen microvellosidades (apical) y las uniones intercelulares (lateral).

Microvellosidades

• Son prolongaciones en forma de dedo en ciertas células animales.
• En las células del epitelio intestinal aumentan superficie de absorción.

Uniones Intercelulares

• Son especializaciones laterales que facilitan el contacto entre células vecinas.
• Existen uniones impermeables, formadas por moléculas protéicas que cierran espacio intercelular sin permitir paso de sustancias, como en células epiteliales del intestino.
• Las uniones de adherencia (desmosomas) dejan un espacio intercelular amplio, uniendo fuertemente células vecinas por filamentos de queratina.
• Las uniones de tipo GAP dejan un pequeño espacio intercelular, permitiendo comunicación e intercambio de moléculas entre células vecinas como las del corazón.

Envolturas Externas

• Rodean la membrana plasmática de células eucariotas.
• En organismos pluricelulares desempeñan papel esencial en la unión de las células y en estructura de los tejidos.

Pared Celular en Células Vegetales

• Es una envuelta externa a la membrana plasmática.
• Formada por fibras de celulosa y una matriz de pectina, hemicelulosa, agua y sales minerales.

Estructura de la Pared Celular

• En células diferenciadas, la pared celular tiene varias capas:
  • Lámina media: capa más externa, de pectina y proteínas.
  • Pared primaria: debajo de la lámina media, con fibras de celulosa cohesionadas por polisacáridos y proteínas.
  • Pared secundaria: capa más interna presente en algunos tejidos vegetales, gruesa, rígida e impregnada con diversas sustancias.
• Las punteaduras y plasmodesmos facilitan el intercambio de sustancias entre células vecinas.

Funciones de la Pared Celular

• Da forma y rigidez a la célula.
• Impide rotura de la célula en medios hipotónicos.
• • Impermeabiliza superficie vegetal para evitar perdidas de agua.
• Mantiene la planta erguida.

Matriz Extracelular en Células Animales

• Es una red de fibras proteicas (colágeno, elastina) inmersas en glucoproteinas.
• Esencial para mantener unidas las células de los tejidos.
• Da elasticidad y resistencia ante el esfuerzo mecánico.

Citoplasma

• Parte de la célula comprendida entre la membrana plasmática y el núcleo.
• Constituido por el citosol, citoesqueleto y los orgánulos celulares.

Citosol o Hialoplasma.

• Medio acuoso con 85% de agua y gran cantidad de moléculas (sobre todo protéinas) en disolución.
• En el ocurren numerosas reacciones metabólicas.
• Contiene el citoesqueleto.

Citoesqueleto

• Red de filamentos proteicos responsables de la forma, cambios, desplazamiento y movimiento de los orgánulos celulares.
• Formados por microfilamentos de actina, filamentos intermedios y microtúbulos.

Microfilamentos de Actina

• Formados por dos hebras helicoidales de actina.
• Los microfilamentos de actina dan rigidez a las prolongaciones celulares (microvellosidades), intervienen en formación pseudópodos, provocan corrientes de citoplasma y forman anillo contractil de división celular.

Filamentos Intermedios

• Formados por proteínas fibrosas.
• Su diámetro es intermedio entre los microfilamentos de actina y los microtúbulos.
• Varían según el tipo celular (neurofilamentos en neuronas, queratina o tonofilamentos en células epiteliales).

Microtúbulos

• Estructuras cilíndricas formadas por la proteína tubulina.

Estructura de los Microtúbulos

• En sección transversal se ven 13 protofilamentos formados por dímeros de α-tubulina y β-tubulina creando una cavidad interna.
• Los microtúbulos forman estructuras estables (centriolos, cilios y flagelos) e inestables (huso mitótico).

Funciones de los Microtúbulos

• Permiten el movimiento celular, mantienen forma y estructura, realizan transporte intracelular y forman el huso mitótico durante división celular.

Orgánulos No Membranosos

Centrosoma

• Exclusivo de células animales, cerca del núcleo es el centro celular o citocentro.
• Formado por dos centríolos perpendiculares rodeados de material pericentriolar.
• Cada centriolo tiene nueve grupos de tres microtúbulos

Cilios y Flagelos

• Prolongaciones móviles de la superficie celular.
• Cilios cortos y abundantes, flagelos largos y escaso numero.

Estructure de los Cilios y Flagelos

• Corpúsculo basal o cinetosoma en la base, zona de transición en el citoplasma y el axonema o tallo (formado de microtúbulos centrales y parejas de microtúbulos periféricos).
• Función permitir desplazamiento celular.

Ribosomas

• Orgánulos sin membrana observables con microscopio electrónico.
• Constituídos de ARNr y protéinas.
• Se pueden encontrar aislados, en grupos o adheridos al retículo endoplasmático rugoso.

Estructura y Función del Ribosoma

• Formados por subunidades mayor (60S) y menor (40S).
• Los ribosomas unidos al RE sintetizan proteínas para RE, Golgi, lisosomas y membrana plasmática.

Origen de los Ribosomas

• Se forman en el nucleolo durante la fase de síntesis de RNA ribosómico.

Inclusiones Citoplasmáticas

• Depósitos de sustancias hidrófobas en el citoplasma, rodeadas o no de membrana.
• La inclusiones de reserva almacena glúcidos (glucógeno), lípidos (triglicéridos), pigmentos y cristales de proteínas.