La membrana plasmática

Realizado por Laura Parejo y Stefanny Pino

Concepto de membrana plasmática

La membrana plasmática es una fina membrana que divide y relaciona el protoplasma, es decir, el interior de la célula, con el medio extracelular. Esta presenta cierta permeabilidad y consigue mantener unas condiciones fisicoquímicas constantes en el interior de la célula.

Está formada sobre todo por proteínas, un 52%; y lípidos anfipáticos, un 40%; aunque en menor medida también está formada por oligosacáridos (unidos covalentemente a las proteínas y a los lípidos), en un 8%.

Composición química

Los lípidos que la conforman son fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol (u otros esteroles afines). Lo que los hace idóneos es que todos ellos tienen en común su carácter anfipático.

En general, la membrana posee varios centenares de proteínas diferentes, la mayoría de las cuales están especializadas en el transporte de solutos específicos a través de la membrana.

Las proporciones de lípidos varían según el tipo de célula, e incluso, dentro de un mismo tipo celular esta composición puede variar entre los diferentes orgánulos. Las proteínas deben estar especializadas en determinadas funciones que son diferentes según el tipo de célula.

Estructura

Existen dos tipos de modelos que explican la estructura de la membrana plasmática: el modelo de Davson y Danielli (1940) y el modelo del mosaico fluido (Singer y Nicolson 1972). Sin embargo, difieren significativamente en sus conceptos y han llevado a debates y revisiones en la comprensión de la organización de la membrana.

Modelo de Davson y Danielli (1940):

En 1935 Davson y Danielli propusieron el modelo de “sándwich” para la membrana plasmática. Decían que está compuesta por bicapa lipídica rodeada por monocapas de proteínas globulares.

El modelo de “sándwich” de Danielli y Davson fue aceptado por la mayoría de la comunidad científica durante más de 30 años, siendo avalado por los resultados obtenidos mediante microscopía electrónica.

En ese momento se sabía que las membranas estaban compuestas mayoritariamente de lípidos.

Críticas y Limitaciones:

Se ha demostrado que las proteínas son inherentemente hidrofóbicas, por lo que no podrían formar las capas exteriores acuosas sugeridas por este modelo.
El modelo no es consistente con la dinámica de la membrana, ya que no considera la fluidez de los componentes.
La refutación del modelo condujo al modelo propuesto por Singer y Nicholson, que permanece en vigor hasta la actualidad.

seguramenteestareequivocado.blogspot.com

Modelo de Singer y Nicholson (1972):

En 1972 Singer y Nicholson propusieron el modelo del “mosaico fluido” para la membrana plasmática. Decían que está compuesta por una estructura dinámica y fluida, compuesta principalmente por una bicapa lipídica con proteínas dispersas.

Las proteínas están incrustadas en la bicapa lipídica y pueden moverse lateralmente, proporcionando flexibilidad y dinamismo a la membrana.

Reconoce la fluidez de la membrana, permitiendo la libre difusión lateral de moléculas lipídicas y proteínas.

Estudios posteriores con técnicas como la microscopía de fluorescencia y la resonancia magnética nuclear han respaldado la fluidez de la membrana.

Vista al microscopio se puede apreciar que la membrana tiene un grosor de entre 5 y 8 nm.

wikipedia.org

Funciones fundamentales

Transporte (permeabilidad selectiva)

Para mantener las condiciones constantes del protoplasma, la membrana plasmática controla el intercambio de sustancias entre el interior y exterior de la célula. Existen varios procesos por los cuales las sustancias atraviesan la membrana:

Osmosis: entrada y salida de agua por ser una membrana semipermeable.
Transporte pasivo: no requiere energía, ya que se produce a favor de gradiente.

Difusión simple: transporta pequeñas moléculas apolares y gases.
Difusión facilitada: favorecido por proteínas transmembranosas específicas (canales y permeasas). Transporta pequeñas moléculas polares: glicerina, monosacáridos, aminoácidos e iones.

Transporte activo: requiere energía, ya que se produce en contra de gradiente. Realizado por proteínas transportadoras. Transportan iones y diversas moléculas (ejemplo: bomba de Na+/K+, mantiene baja la concentración de Na+ en el interior de la célula y alta la de K+

Reconocimiento

Las glicoproteínas que existen en la cara externa de la membrana permiten reconocer las células que son del propio organismo diferenciándolas así de las que no lo son. Estas sustancias forman así un verdadero código de identidad.

Receptora y transmisión

Muchas hormonas van a regulan la actividad de la célula liberando una molécula orgánica receptora fijándose en el interior de ella, es decir, un mediador hormonal. Esta regulará el metabolismo celular, por ejemplo, activando enzimas o genes.

Para que se produzca la transmisión del impulso nervioso es necesario que exista una diferencia de potencial iónico a ambos lados de la membrana. Asi, el interior estaría cargado negativamente y el exterior positivamente.

Enfermedades relacionadas a las alteraciones de la membrana

Se deben principalmente a alteraciones en las proteínas que forman parte de la membrana. Existen varios tipos:

Proteínas de transporte

Síndrome de Fanconi: grupo de trastornos del riñón que hace que las proteínas, azúcares, minerales y otros nutrientes se pierdan por la orina.

Problema en el transporte de aminoácidos, glucosa, fosfato, ácido úrico, sodio, potasio, bicarbonato y proteínas del túbulo proximal.
Los enfermos pueden presentar: acidosis tubular proximal (los riñones no eliminan apropiadamente los ácidos de la sangre hacia la orina), hipofosfatemia (concentración demasiado baja de fosfato en la sangre), aminoaciduria (cantidad anormalmente alta de aminoácidos en la orina) y proteinuria (exceso de proteínas sanguíneas en la orina).

La pérdida de estos compuestos puede causar raquitismo y osteomalacia.

nephro.blog

Proteínas receptoras

Acondroplasia: causa más común de enanismo.

Se debe a mutaciones del gen que codifica un receptor del factor de crecimiento de células que contribuye a la formación de tejido conectivo.
Este receptor es una proteína que se encuentra en la membrana celular y que contiene una enzima que actúa en la tiroides.

El receptor al alterarse no puede cumplir su trabajo, y se produce la acondroplasia.

achondroplasia.com

Proteínas de contacto

Hemoglobinuria Paroxística Nocturna: episodios impredecibles de degradación de glóbulos rojos.

Son células sanguíneas a las que les falta un gen llamado PIG-A. Sin este gen, las proteínas no podrían conectarse a la superficie de la célula ni protegerlas de sustancias que se encuentren en la sangre.
Los glóbulos rojos se descomponen demasiado temprano.

Esta enfermedad puede afectar a personas de cualquier edad, llegando a producir otras patologías como la anemia aplásica (la médula ósea no puede producir suficientes glóbulos nuevos para que el cuerpo funcione normalmente).

femexer.org

Canales proteicos

Fibrosis Quística: es un trastorno monogénico que se presenta como una enfermedad multiorgánica. Se caracteriza por ser una infección crónica de las vías respiratorias.

Causada por una proteína anormal, la cual no permite el ingreso y salida normal del cloruro de ciertas células, como las de los pulmones y las del páncreas.
Estas células producen una secreción mucosa y pegajosa que obstruye los pulmones y causa problemas de respiración.

Está enfermedad puede conducir a bronquiectasias, insuficiencia pancreática exocrina y disfunción intestinal.

mayoclinic.org

Conclusión

La membrana plasmática emerge como una estructura vital para la supervivencia celular. Su capacidad para regular selectivamente el paso de sustancias, facilitar la comunicación celular y mantener la homeostasis demuestra su importancia fundamental en la biología.

Un entendimiento más profundo de la membrana plasmática no solo amplía nuestra visión sobre la complejidad celular, sino que también destaca su papel crítico en la salud y la enfermedad.