Profesora: María Antonia Rojas Serrano:

LA MEMBRANA PLASMÁTICALa membrana plasmática representa el límite entre el medio extracelular y el medio intracelular.

Rodea y limita a la célula y constituye una barrera selectiva que controla el intercambio de sustancias desde el interior celular hacia el exterior, y viceversa.

La estructura de la membrana plasmática consiste en una bicapa lipídica con proteínas embebidas en ella.

Los lípidos se disponen con sus zonas hidrófilas (polares) hacia el exterior, mientras que la parte hidrófoba (apolares) quedan hacia el interior.

Las proteínas pueden estar asociadas a la cara externa o a la cara interna de la membrana, o bien, ser proteínas transmembranales(atraviesan la membrana totalmente). Por lo que, la membrana presenta distintas disposiciones a cada lado.

Composición

La membrana plasmática está formada por lípidos, proteínas y en menor proporción, glúcidos.

LÍPIDOS: dentro de estos encontramos:

• Fosfolípidos: son los lípidos más abundantes en las membranas. Presentan un zona hidrófila, denominada cabezas polares (ácido fosfórico solo o unido a moléculas polares) y una zona hidrófoba (ácidos grasos) llamada colaapolar. Los fosfolípidos poseen, por tanto, un carácter anfipático.

• Esteroles: como el colesterol, sólo aparecen en las membranas de células eucariotas.

La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidad de movimiento, lo que les proporciona una cierta fluidez.

Los fosfolípidos pueden girar sobre sí mismos, desplazarse lateralmente por su monocapa (A), y ocasionalmente también pueden cambiar de monocapa lipídica (B).

A

B

La fluidez es una de las características más importantes de las membranas, ya que está relacionada con el transporte de sustancias y la adhesión celular. Depende de diversos factores como:

• La temperatura: la fluidez aumenta al incrementarse la temperatura.

• La naturaleza de los lípidos: la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorece el aumento de la fluidez.

• El colesterol: se introduce en los ángulos originados por los ácidos grasos insaturados, endureciendo las membranas, por lo que disminuye la fluidez.

PROTEÍNAS: confieren a la membrana sus funciones específicas y son características de cada especie. Al igual que los lípidos, poseen un movimiento de difusión lateral, con lo que contribuyen a la fluidez de la membrana. La mayoría de ellas tienen estructura globular, y se pueden clasificar en función del lugar que ocupen en la membrana:

• Proteínas transmembranales o intrínsecas: se encuentran inmersas en las bicapas lipídicas, se llaman así porque pueden atravesar totalmente la membrana y sobresalir a ambos lados de esta.

• Proteínas periféricas o extrínsecas: no atraviesan la membrana y están situadas tanto en el exterior como en el interior. Se encuentran unidas a los lípidos o a las proteínas transmembranales.

GLÚCIDOS: son oligosacáridos unidos covalentemente a proteínas o a lípidos, dando lugar a glucoproteínas y glucolípidos respectivamente.

Su distribución es asimétrica, apareciendo sólo en la cara externa de las células eucariotas, constituyendo el glucocálix, el cual se encarga de las siguientes funciones:

Protege la superficie de las células.

Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular.

Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento.

Presenta propiedades inmunitarias, dado que los glúcidos constituyentes del glucocálix de los eritrocitos representan los antígenos propios de los grupos sanguíneos.

Intervienen en los fenómenos de reconocimiento celular.

Contribuyen al reconocimiento y fijación de determinadas sustancias que la célula incorporará mediante fagocitosis o pinocitosis.

MODELO DEL MOSAICO FLUIDOCon los datos obtenidos con la microscopía electrónica y los análisis bioquímicos se han ido elaborando diversos modelos de la membrana plasmática.

El modelo más aceptado es el propuesto por Singer y Nicholson(1972), denominado modelo del mosaico fluido, que presenta las siguientes características:

Considera a la membrana como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cementante y las proteínas están embebidas en ella, interaccionando unas con otras y, a su vez, con los lípidos. Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

Los lípidos y las proteínas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución de todos sus componentes químicos: lípidos, proteínas y glúcidos.

TRANSPORTE DE SUSTANCIASLa comunicación de la célula con el medio extracelular está mediada por la membrana plasmática que la rodea y que debe permitir el intercambio de moléculas necesarias para la vida celular.

La membrana actúa como una barrera semipermeable, permitiendo el paso, mediante diversos tipos de mecanismos de transporte.

Transporte de moléculas de baja masa molecular

En este caso, el transporte puede ser de dos tipos:

TRANSPORTE PASIVO: se realiza a favor de gradiente, por lo que no requiere gasto energético. A su vez puede ocurrir de dos maneras:

• Difusión simple: la llevan a cabo las sustancias que pueden atravesar libremente la membrana como oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, urea, etc. o por medio de proteínas canal, que permiten el paso de iones (Na+, K+,Ca+2, Cl-) .

• Difusión facilitada: se transportan moléculas polares (como glúcidos, nucleótidos, aminoácidos…) por medio de proteínas transportadoras, que se unen a la molécula que se va a transportar y sufren un cambio de conformación. Este hecho les permite atravesar la membrana de un lado a otro con la molécula incorporada.

TRANSPORTE ACTIVO: se realiza en contra de gradiente y requiere consumo de energía. Como ejemplo estudiaremos la bomba de sodio-potasio.

• Bomba de sodio-potasio: la mayoría de las células animales tienen en su medio interno una elevada concentración de iones K+, mientras que la de Na+ es superior en el medio extracelular.

• Las diferencias de concentración son debidas a la actividad de la bomba de sodio-potasio, que bombea, de manera simultánea, tres iones sodio hacia el exterior y dos iones potasio hacia el interior, en contra de gradiente de concentración, para lo cual se necesita consumir energía, en forma de ATP.

• La bomba es responsable del mantenimiento del potencial de membrana, ya que crea a ambos lados de esta un desequilibrio eléctrico. El exterior de la misma es positivo, frente al interior, que es negativo.

Transporte de moléculas de elevada masa molecular

Existen tres mecanismos principales: endocitosis, exocitosisy transcitosis.

ENDOCITOSIS: la célula capta partículas del medio externo, mediante una invaginación de la membrana que engloba las partículas. Se produce la estrangulación de la invaginación, formando una vesícula. Los lisosomas se unen a estas vesículas y degradan el material ingerido. Según la naturaleza y el tamaño de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis.

EXOCITOSIS: es el mecanismo por el que las moléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas, son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática para ser vertidas al medio extracelular. Eso requiere que la membrana de la vesícula se fusione con la membrana plasmática.

TRANSCITOSIS: es el conjunto de fenómenos que permite a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular de un polo a otro de la célula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es típico de las células endoteliaresque constituyen los capilares sanguíneos, transportándose así las sustancias desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean los capilares.

INTERACCIÓN CÉLULA-CÉLULA

Las células que forman tejidos se encuentran en contacto directo unas con otras. Uniéndose entre sí mediante modificaciones de sus membranas, denominadas uniones intercelulares (estas sólo se observan al microscopio electrónico).

Existen tres tipos de uniones intercelulares:

Uniones comunicantes o de tipo gap

Uniones estrechas

Uniones adherentes o desmosomas

Uniones comunicantes o de tipo gapLas membranas de las células adyacentes, permanecen unidas mediante grupos de canales proteicos que permiten el paso de moléculas pequeñas.

Estas uniones, en las células animales se denominan nexos y las encontramos en el músculo liso del miometrio uterino, observándose un aumento de ellas, a medida que avanza la gestación.

En las células vegetales, constituyen los plasmodesmos.

Uniones íntimas o uniones estrechasLas membranas de las células vecinas se unen herméticamente para impedir el paso de sustancias a través de las capas celulares. Se encuentran , por ejemplo entre las células epiteliales del intestino.

DesmosomasUnen las células entre sí, permitiendo que estas permanezcan unidas mecánicamente, haciendo que el conjunto funcione como una unidad estructural. Se encuentran en todos los tejidos epiteliales.

MATRIZ EXTRACELULARLa matriz extracelular es el componente que aparece entre las células de un tejido, está formada por un conjunto de fibras proteicas como el colágeno (aporta resistencia) y la elastina(aporta elasticidad); envueltas en una sustancia gelatinosa, constituida por glucosaminoglucanos, principalmente ácido hialurónico .

La estructura y composición de la matriz, variará dependiendo de las características de cada tipo de tejido y su función principal es mantener unidas las células de dicho tejido.

PARED CELULARLa pared celular es una cubierta externa, gruesa y rígida; que se sitúa sobre la membrana plasmática.

En los organismos eucariotas; aparece en células vegetales, algas y hongos.

El polisacárido que forma la pared celular en los hongos es la quitina. Mientras que en algas y vegetales el polisacárido que la forma es la celulosa.

La pared celular de las células vegetales es una estructura formada por varias capas, que se van depositando conforme la célula se desarrolla. Estas capas son:

• Lámina media

• Pared primaria

• Pared secundaria

• Lámina media: es la capa más externa y la primera que se forma, se localiza entre las paredes primarias de células vecinas, excepto en los lugares donde se encuentran los plasmodesmos. Está formada principalmente por pectina (polisacárido gelatinoso).

• Pared primaria: propia de las células en crecimiento, es delgada, flexible y elástica ,lo que permite que la célula se expanda y crezca. Está formada por celulosa, hemicelulosa, pectina y glucoproteínas estructurales.

• Pared secundaria: se forma cuando la célula madura y deja de crecer. Es una capa gruesa y rígida, cuya composición es semejante a la pared primaria, pero con mayor proporción de celulosa y carece de pectinas; puede presentar otros componentes como cutina en las hojas, suberina en el corcho y lignina en los tejidos de sostén (madera).