La membrana plasmática. Estructura



La membrana plasmática es una envoltura continua que rodea la célula y le confiere su individualidad al separarla de su entorno. Su aparición fue un paso crucial en el origen de las primeras formas de vida; sin ella la vida celular es imposible. Todas las membranas biológicas, ya sea la membrana plasmática o las membranas internas de las células eucariotas, tienen una estructura general común: están formadas por una bicapa lipídica en la que se incluyen proteínas y glúcidos.

Los lípidos y proteínas son los dos componentes mayoritarios de las membranas, pero la cantidad y tipo de cada uno de ellos varía significativamente entre las diferentes membranas. Los glúcidos presentes en la membrana están unidos a los lípidos o a las proteínas.

Composición química de la membrana plasmática
Composición química de la membrana plasmática

Lípidos

Los lípidos de la membrana plasmática se encuentran dispuestos formando una bicapa. Esta bicapa es la estructura básica de todas las membranas biológicas.

Los tres tipos principales de lípidos de membrana son los fosfolípidos (los más abundantes), los glucolípidos y el colesterol. Dichos lípidos son anfipáticos, es decir, tienen un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico; por ello, en medio acuoso, forman espontáneamente bicapas que tienden a cerrarse sobre si mismas. Esto hace posible que los compartimentos formados por bicapas lipídicas se cierren de nuevo si se rompen.

Estructura de la membrana plasmática
Estructura de la membrana plasmática

Fluidez de la bicapa lipídicaAdemás de estas propiedades de autoensamblaje y autosellado las bicapas lipídicas tienen oras características importantes que las convierten en una estructura ideal para las membranas celulares. Una de las más importantes es la fluidez.

La bicapa lipídica es fluida debido a que las moléculas lipídicas pueden desplazarse libremente. El movimiento más frecuente es el de la difusión lateral dentro de la monocapa; además, las moléculas lipídicas giran con gran rapidez alrededor de sus ejes longitudinales y sus cadenas hidrocarbonadas son flexibles. Rara vez tiene lugar la difusión transversal de una monocapa a otra, denominada flip-flop.

La fluidez de una bicapa lipídica depende tanto de la temperatura como de la composición de sus ácidos grasos y de su contenido en colesterol. Cuanto más cortas sean y más dobles enlaces presenten las cadenas de los ácidos grasos que forman parte de la bicapa lipídica, mayor será la fluidez de la misma. El colesterol es el principal regulador de la fluidez de membrana. El colesterol disminuye la fluidez de membrana porque su rígido anillo esteroide interfiere con los movimientos de las cadenas de ácidos grasos. Sin embargo, a bajas temperaturas, el colesterol evita el drástico descenso de la fluidez de la membrana, ya que impide que las cadenas de los ácidos grasos se junten y cristalicen adoptando una estructura rígida y ordenada que sería incompatible con las funciones de membrana.

Otra propiedad de las bicapas lipídicas es que, debido a su interior hidrofóbico, son muy impermeables a los iones y a la mayor parte de las moléculas polares. Las moléculas que atraviesan las bicapas son moléculas no polares que se disuelven fácilmente en la bicapa o moléculas polares sin carga de tamaño muy reducido, como el agua, que pasan a través de los huecos que se abren en la bicapa como resultado de los movimientos moleculares. En general, la bicapa actúa como barrera permitiendo que las células retengan la mayor parte de su contenido hidrosoluble e impidiendo la entrada de sustancias.

Entre los lípidos que forman parte de la membrana destacan:

  • Glicerofosfolípidos. Los glicerofosfolípidos muestran dos ácidos grasos esterificados con una molécula de glicerol y un ácido fosfatídico -compuesto por un grupo fosfato y un grupo aminoalcohol- unido al glicerol. Es el resto aminoalcohol quién caracteriza y determina los diferentes fosfoglicéridos. Los glicerofosfolípidos más corrientes son la fosfatidilserina, la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilcolina y el fosfatidilinositol. Los dos primeros se encuentran básicamente en la cara interna de la membrana, por el hecho de que contienen un grupo amino primario terminal. La fosfatidilcolina, en cambio, se encuentra más bien en la cara externa. La fosfatidilserina, la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilcolina y la esfingomielina (esfingolípido) constituyen más de la mitad del peso lipídico de las membranas biológicas.

    FosfoglicéridosFosfoglicéridos. A: fosfatidilcolina; B: fosfatidiletanolamina; C: fosfatidilserina; D: representación esquemática de un fosfoglicérido con la cabeza hidrófila (1) y las colas hidrófobas (2)

  • Esfingolípidos. Los esfingofosfolípidos se caracterizan por tener una molécula de esfingosina como base, en vez de una molécula de glicerol. A ella se liga un ácido graso mediante un enlace amida. Esta unión produce una molécula llamada cerámida. La biosíntesis de la cerámida se debe a la unión del Palmitoïl-Coenzima-A con la Serina; unión que sufre reducciones para convertirse en ceramida. A la ceramida se añade un componente aminoalcohol mediante una esterificación. Los esfingofosfolípidos también muestran una cabeza polar. El esfingolípido más habitual en las membranas es la esfingomielina, que se encuentra en las vainas de mielina. Se sintetiza gracias a la unión de un resto de fosfocolina a la cerámida. El prefijo esfingo- proviene de la naturaleza enigmática (cómo la esfinge) del papel de estos lípidos. Se sabe que pueden actuar como segundos mensajeros y que la cerámida de los esfingolípidos puede iniciar la apoptosis celular.

    Esfingolípidos

  • Glicolípidos. Los glicolípidos, también llamados esfingoglicolípidos, son lípidos sintetizados a partir de una molécula de cerámida a quien se ha añadido un glúcido. Los glicolípidos forman parte únicamente de la capa exterior de la membrana celular. Constituyen aproximadamente el 5% de las moléculas lipídicas de la membrana, pero su papel es importante en tareas de protección, ya que forman un glicocáliz que protege la célula y que proporciona las bases moleculares del sistema de grupos sanguíneos. En las células epiteliales, el glicocáliz es imprescindible para mantener un nivel fisiológico del pH intracelular. Por otro lado, los glicolípidos están implicados en procesos de reconocimiento celular y interaccionan con el medio extracelular. Pueden aparecer tanto cerebrósidos como gangliósidos.

  • Colesterol. El colesterol está presente en ambas capas de la bicapa lipídica. Interacciona con las cabezas polares de los fosfolípidos mediante su cola hidroxila, mientras interactúa con las cadenas de ácidos grasos mediante sus anillos y su cola hidrocarbonada. El colesterol está muy presente en las membranas de las células nerviosas (alrededor de un 25%) de los animales, pero no se encuentra en los procariotas y en algunos compartimentos intracelulares.

  • Glicoglicerolípidos. Los glicoglicerolípidos son lípidos compuestos por una molécula de glicerol unida a dos ácidos grasos y un resto azúcar por esterificaciones. Se parecen a los cerebrósidos, pero en vez de estar unido a una cerámida, el azúcar está unido a un glicerol. Estos lípidos son poco comunes en las membranas animales, pero están muy presentes en las membranas vegetales. Por ejemplo, llegan a constituir el 50% de los lípidos de las membranas de los cloroplastos.

Proteínas

Así como la bicapa lipídica constituye la estructura básica de las membranas biológicas, las proteínas llevan a cabo la mayor parte de las funciones específicas de las membranas. Por ello, la cantidad y el tipo de las proteínas de una membran reflejan su función.

Las principales funciones que desempeñan las proteínas de membrana son:

  • Transportan moléculas específicas hacia el interior o exterior de la célula.
  • Actúan como receptores de las señales químicas del medio y transmiten estas señales al interior de la célula.
  • Son enzimas que catalizan reacciones asociadas a la membrana.
  • Actúan como puentes estructurales entre el citoesqueleto de la célula y la matriz extracelular.
  • Muchas proteínas atraviesan la bicapa lipídica de un extremo a otro, denominándose por ello proteínas transmembrana; pueden ser de un paso único (una hélice alfa atraviesa la bicapa) o de paso múltiple (varias hélices alfa atraviesan la bicapa). Estas proteínas tienen una parte central hidrofóbica, que interactú con la región hidrocarbonada de la bicapa y dos partes hifrofílicas, una a cada lado de la membrana.
  • Otras proteínas se encuentran en la superficie de la membrana, ya sea en la cara interna o en la externa. La mayoría están unidas por enlaces no covalentes a otras proteínas de membrana. Algunas se unen por enlaces covalentes a lípidos.
  • Debido a la fluidez de la bicapa, muchas proteínas se desplazan lateralmente de forma continua, lo que es esencial para muchas funciones. Sin embargo, otras son prácticamente inmóviles; por ejemplo, determinadas proteínas transmembrana que enlazan la matriz extracelular con el citoesqueleto.

Proteínas de membrana
Proteínas de membrana



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Citar como:

LORENZO CORCHÓN, A.. \"La membrana plasmática. Estructura\". asturnatura.com [en línea] Num. 490, [consultado el 16/12/2018]. Disponible en <https://www.asturnatura.com/articulos/envoltura-celular/membrana-plasmatica.php> . ISSN 1887-5068