Membrana y citoplasma

La membrana plasmática es una delgada lámina que envuelve la célula, separando el citoplasma del medio externo. Su función principal es la de regular el paso de sustancias, manteniendo las diferencias esenciales entre el citoplasma y el medio extracelular. En el interior celular, el citoplasma está compuesto por un medio líquido, denominado citosol, una red de filamentos proteicos, (el citoesqueleto) y un sistema de orgánulos membranosos.

Estructura de la membrana plasmática

Modelo de mosaico fluido

El modelo de su estructura, denominada mosaico fluido, fue propuesto por Singer y Nicholson en 1972. La estructura consiste en una bicapa de lípidos en la que se asocian moléculas proteicas. Estas proteínas pueden disponerse en ambas caras de la superficie de la membrana o bien estar englobadas en la misma. El término fluido se debe a que los lípidos e incluso las proteínas pueden moverse lateralmente en esta bicapa.

La bicapa lipídica

Está compuesta básicamente por fosfolípidos, colesterol y glucolípidos, que constituyen el 40% de la membrana.

  • Fosfolípidos: son los componentes más abundantes y tienen básicamente una función estructural. Debido a su carácter anfipático se autoensamblan, formando dos capas. Presentan una alta movilidad lateral y de giro sobre sí mismos, produciendo una gran fluidez en la membrana.
  • Glucolípidos: son mucho menos abundantes. Tienen también un carácter anfipático. Su componente glucídico, siempre orientado en la cara externa de la membrana, interviene en procesos de reconocimiento y señales entre células.
  • Colesterol: se asocia a los lípidos disminuyendo la fluidez de la monocapa y manteniendo la estabilidad de la bicapa.

Las proteínas de membrana

Son aquellas en las que se desarrollan la mayoría de las actividades de la membrana. Se clasifican según su disposición en:

  • Proteínas integrales o intrínsecas: pueden asociarse a la membrana por una cara, mediante un grupo o sector lipofílico. Cuando atraviesan totalmente la membrana, presentando dos regiones polares y una región transmembranal, se denominan proteínas transmembranosas.
  • Proteínas periféricas o extrínsecas: son solubles y se asocian mediante interacciones débiles a otras proteínas integrales o a lípidos de la membrana.

El glucocálix

Es el conjunto de cadenas de oligosacáridos pertenecientes a los glucolípidos y a las glucoproteínas de la membrana. Sólo aparecen en la cara externa de la membrana, lo que proporciona a ésta una estructura asimétrica. Su función es actuar como señales que deben ser reconocidas por las células.

Estructura de mosaico fluido.

Transporte a través de la membrana

Para vivir, la célula necesita intercambiar sustancias con el medio externo. La bicapa lipídica sólo permite el paso de moléculas lipófilas, pero las proteínas de la membrana van a regular el paso selectivo de moléculas polares. El transporte de las sustancias puede realizarse de dos maneras:

  • Transporte pasivo: difusión de sustancias siempre a favor de su gradiente. El gradiente puede ser de concentración o eléctrico. El gradiente electroquímico es originado por la suma de ambos. Este transporte puede darse por:
    • Difusión simple: las moléculas pasan a favor de su gradiente electroquímico.
    • Difusión facilitada: transporte de moléculas mediante proteínas de membrana. El paso de pequeños iones se realiza a través de canales proteicos. Se facilita el paso de moléculas polares por proteínas transportadoras o permeasas.
  • Transporte activo: el transporte de las sustancias se realiza en contra de su gradiente electroquímico, por lo que siempre se requiere un gasto de energía, en forma de ATP, que se hidroliza. Las proteínas transportadoras se denominan bombas. La bomba de Na+ y K+ es un ejemplo de transporte activo.

Formas de transporte a través de la membrana.

El citoplasma

El citoplasma está constituido por el citosol, el citoesqueleto y los orgánulos celulares.

  • El citosol también denominado hialoplasma, es el medio interno del citoplasma. Es el espacio entre la membrana plasmática, la envoltura nuclear y las distintas membranas de los orgánulos. Es un medio acuoso (85% de agua), en el que están disueltas todas las moléculas que la célula necesita para su metabolismo. En el citosol, los ribosomas realizan la síntesis de proteínas. La mayor parte de ellas permanecen en él, aunque otras pasarán por el sistema endomembranoso, mediante tráfico vesicular, al exterior celular, o bien irán al núcleo.
  • El citoesqueleto aparece sólo en células eucariotas. Está constituido por una red de filamentos proteicos de tres tipos:
    • Microfilamentos: son básicamente filamentos de actina. Constituyen el córtex, que bajo la membrana plasmática da forma y elasticidad a la célula. Facilitan la emisión de prolongaciones citoplasmáticas o pseudópodos. Junto con los filamentos de miosina, posibilitan el movimiento contráctil de las células musculares.
    • Filamentos intermedios: constituidos por proteínas filamentosas. Los principales son los neurofilamentos, los filamentos de queratina y los de vimentina. Desempeñan funciones estructurales.
    • Microtúbulos: son filamentos tubulares constituidos por polímeros de tubulina. Se originan a partir del centro organizador de microtúbulos. Son componentes principales del citoesqueleto, y organizan y distribuyen el resto de los filamentos y orgánulos celulares. El huso acromático o mitótico está formado por microtúbulos. Los cilios y flagelos son estructuras derivadas de los microtúbulos.

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