Video: Membrana celular

¿Sabes por qué los castillos tenían muros? Para protección, ¡obviamente! Pero esa no era su única función. Las puertas controlaban lo que los comerciantes entraban y sacaban de la ciudad. Los mensajes se intercambiaban a menudo en las murallas y las banderas que ondeaban en ellas identificaban si el gobernante era amigo o enemigo. Pero, ¿qué tiene esto que ver con la fisiología?

¡Pues, todo! Entonces, hablemos de la membrana celular y lo entenderás.

La membrana celular, también llamada membrana plasmática, es una estructura delgada y flexible que rodea la célula y define sus límites. Separa el citosol, que se encuentra en el interior de la célula, del líquido extracelular en el exterior de la misma.

La estructura de las membranas celulares se describe mediante el modelo de mosaico fluido. Mosaico, porque las membranas celulares parecen un mar de lípidos, salpicado de proteínas y carbohidratos. Fluido, porque la mayoría de las moléculas de la membrana celular no están fijas en su ubicación, sino que se desplazan continuamente entre diferentes lugares. Así pueden estar donde la célula las necesita y cuando las necesita.

Normalmente, las proteínas constituyen aproximadamente el 50% del peso de la membrana celular. Los lípidos representan alrededor del 45%, y los carbohidratos representan menos del 5%. Sin embargo, estas proporciones cambian significativamente según las funciones de la célula.

Los lípidos, proteínas y carbohidratos tienen diferentes funciones dentro de la membrana celular. Examinemos su estructura y función uno por uno, comenzando con los lípidos.

Los fosfolípidos son los lípidos más comunes en la membrana celular. Estas moléculas tienen un grupo fosfato polar como cabeza y dos cadenas de ácidos grasos no polares como colas. La cabeza de los fosfolípidos es hidrófila, lo que significa que se siente atraída por el agua. Por otra parte, las colas de ácidos grasos son hidrófobas, es decir, que repelen el agua.

Debido a que tienen regiones hidrófilas e hidrófobas, los fosfolípidos se consideran como moléculas anfipáticas. Esta característica de los fosfolípidos nos puede ayudar a entender cómo funciona la membrana celular.

Las cabezas de los fosfolípidos, al ser hidrófilas, se orientan apuntando hacia el agua. Las células están inmersas en el líquido extracelular, por lo que el exterior de la membrana celular está compuesto completamente por cabezas de fosfolípidos. Pero las células también tienen agua en su líquido intracelular, de modo que hay agua en ambos lados de la membrana. Debido a esto, los fosfolípidos se organizan en dos capas adyacentes, formando una bicapa de fosfolípidos.

Aquí, las cabezas apuntan hacia afuera, hacia el líquido intracelular o extracelular, para estar lo más cerca posible de su amada agua. Por su parte, las colas hidrófobas se agrupan en el centro de la membrana celular para quejarse de cuánto odian el agua.

La capa hidrófoba interna también hace que la membrana celular sea una barrera selectivamente permeable. Esto significa que algunas moléculas pueden cruzar la membrana celular libremente, mientras que otras no pueden.

Las sustancias que pueden pasar libremente a través de la membrana celular incluyen moléculas pequeñas no polares como el oxígeno y el dióxido de carbono; moléculas polares pequeñas como el agua, las cuales son lo suficientemente pequeñas como para deslizarse entre los fosfolípidos; y otras moléculas hidrófobas como las hormonas esteroideas. Sin embargo, las sustancias altamente cargadas como los iones, o moléculas grandes como los azúcares y las proteínas, no pueden atravesar libremente la membrana celular.

Otro lípido importante que se encuentra en la membrana celular es el colesterol. Esta molécula se aloja entre los fosfolípidos para regular qué tan fluida y flexible es la membrana celular. Esto es importante para mantener características físicas óptimas en una variedad de condiciones; por ejemplo, cuando cambia la temperatura.

Y estas fueron las principales funciones de los lípidos. Ahora, hablemos de las proteínas.

Las proteínas de la membrana celular se pueden clasificar en integrales y periféricas. Las proteínas integrales atraviesan toda la membrana celular, por lo que están en contacto tanto con el líquido intracelular como con el extracelular. En contraste, las proteínas periféricas se unen a las proteínas integrales, o a los fosfolípidos, ya sea en el interior o exterior de la membrana celular.

¿Recuerdas cuando dijimos que la membrana celular bloquea algunas sustancias? Estas sustancias pueden ser transportadas a través de la membrana por medio de proteínas integrales como canales o transportadores. Así es como la célula controla estrictamente la concentración de iones en su citosol, y cuándo los iones entran o salen de la célula.

Dado que los iones tienen una carga eléctrica, controlar cómo fluyen hacia el interior y el exterior de la célula ayuda a regular la diferencia en carga eléctrica a través de la membrana. Esto es muy importante, por ejemplo, para la función nerviosa.

Las proteínas integrales también pueden funcionar como receptores. Al unirse con químicos específicos llamados ligandos, los receptores inician vías intracelulares que activan procesos celulares específicos. Las proteínas receptoras se utilizan para recibir mensajeros químicos. Esta es una de las formas en que las células se comunican.

Otros tipos de proteínas pueden ser tanto integrales como periféricas. Estas incluyen enzimas, que dividen o combinan moléculas para acelerar los procesos metabólicos; proteínas estructurales, que anclan la membrana celular al citoesqueleto para mantener la forma de la célula; y proteínas de adhesión, que mantienen unidas las células del tejido y limitan el paso de sustancias entre ellas. Algunas fuentes incluyen las proteínas de adhesión dentro del grupo de proteínas estructurales.

Muy bien, ahora que hemos aprendido sobre las proteínas, pasemos a nuestro último grupo: los carbohidratos.

Los carbohidratos se unen a las proteínas, formando glucoproteínas, y a los lípidos, formando glucolípidos. Los carbohidratos sobresalen de la célula y forman un recubrimiento llamado glucocáliz, que ayuda con muchas de las funciones que ya mencionamos. Su función principal, sin embargo, es ayudar a las células a reconocerse entre sí. Esto es importante para las respuestas inmunes, donde nuestro sistema inmune necesita identificar las células de organismos invasores.

Antes de terminar, repasemos rápidamente las principales funciones de la membrana celular: aislamiento del citosol del líquido extracelular, transporte de sustancias hacia el interior y exterior de la célula, comunicación entre células, catálisis de reacciones químicas, adhesión a las células vecinas, soporte estructural e identificación celular.

Regresando a nuestro muro, ¿puedes ver ahora cómo las membranas celulares hacen que nuestras células funcionen como pequeños castillos? ¡Solo no esperes que usen palomas para enviarse mensajes entre sí!

Continúa explorando la fisiología de la membrana celular con nuestros cuestionarios y elementos visuales especializados. ¡Hasta la próxima y feliz estudio!