Membrana Plasmática

La célula es una entidad altamente compleja y organizada con numerosas unidades y orgánulos funcionales. Muchas de estas unidades están separadas unas de otras por membranas que están especializadas para permitir que el orgánulo cumpla su función.membrane1.jpg
Las membranas cumplen las siguientes funciones:
  • Protegen la célula o el orgánulo
  • Regulan el transporte hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo
  • Permiten una fijación selectiva a determinadas entidades químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal
  • Suministran unos puntos de anclaje para filamentos citoesqueléticos o componentes de la matriz extracelular lo que permite mantener una forma
  • Permiten la compartimentación de dominios subcelulares donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable
  • Permiten el paso de ciertas moléculas a través de canales o ciertas funciones
  • Permite la movilidad de algunas células u orgánulos
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA
En la década entre 1930 y 1940 Danielli and Davson observaron que al añadir triglicéridos sobre agua, estos se disponían con las cabezas polares hacia afuera. Sin embargo, estos triglicéridos formaban gotitas (aceite en agua) y la tensión superficial era mucho más alta que las de las células.
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Al añadir proteínas al medio, la tensión superficial bajaba notablemente, por lo que los investigadores propusieron para la membrana el modelo que se muestra en la siguiente figura.memb021.jpg 
Sin embargo, hacia 1950 al mejorar la microscopía electrónica el modelo de Danielli-Davison fué descartado ya que no se observaron los poros. Además, en 1966 Lenard y Singer demostraron que más del 30% de las proteínas de membrana tenían estructura de hélice a, lo que indicaba la presencia de proteínas esféricas. Con la llegada de la la técnica ultramicroscópica de congelación y fractura se demostró sin lugar a duda que los fosfolípidos forman una bicapa en la que se encuentran incrustadas las proteínas.
COMPOSICION DE LA MEMBRANA PLASMATICA
La membrana plasmática de una típica célula animal está compuesta por un 50% de lípidos y un 50% de proteínas. Sin embargo, como las proteínas son mucho más voluminosas que los lípidos hay 50 moléculas de estos últimos por cada molécula de proteína.
FISIOLOGIA DE LA MEMBRANA
La función de la membrana es  proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y  permitir la entrada de nutrientes, iones o otros materiales específicos. También se intercomunica con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.
PERMEABILIDAD SELECTIVA
La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restingiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva.
 La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia.
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TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS
Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos: 
Transporte pasivo:
Es el paso de sustancias a través de la membrana plasmática sin gasto de energía.
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 Los mecanismos de transporte pasivo son:
Difusión simple : Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida cuanto mayor sea la energía cinética y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas.  Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono, esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular atraviesan la membrana celular por difusión, disolviendose en la capa de fosfolípidos.  Algunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana plasmática por difusión, pero empleando los canales constituídos por proteínas integrales llenas de agua. Debido al pequeño tamaño de los canales, la difusión a través de estos es mucho más lenta que a través de la bicapa fosfolipídica
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Osmosis:
Es el proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente – el agua en el caso de los sistemas biológicos – pasa selectivamente a través de una membrana semi-permeable ya que permite el paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es mayor en un lado de la membrana que en la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor.  El movimiento del agua a través de la membrana genera una presión hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones.  La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto de las diferentes concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para mantener la forma de un célula, por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución isotónica, lo que quiere decir que la concentración de agua de esta solución es la misma que la del interior de la célula. En condiciones normales, el suero salino normal (0.9% de NaCl) es isotónico para los hematíes.  Si los hematíes son llevados a una solución que contenga menos sales (se dice que la solución es hipotónica), dado que la membrana celular es semi-permeable, sólo el agua puede atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la solución hipotónica, el agua entra en el hematíe con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis. Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución hipertónica (con una concentración de sales superior a la del hematíe) parte del agua de este pasará a la solución produciéndose el fenómeno de crenación y quedando los hematiés como “arrugados”. 
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Difusión facilitada:
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos. Esta sustancias, pueden atravesar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteina transportadora.  La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple.
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TRANSPORTE ACTIVO Y OTROS PROCESOS ACTIVOS
Algunas sustancias que son necesarias en el interior de la célula o que deben ser eliminadas de la misma no pueden atravesar la membrana celular por ser muy grandes, llevar una carga eléctrica o porque deben vencer un gradiente de concentración. Para estos casos, la naturaleza ha desarrollado el transporte activo, un proceso que consume energía y que requiere del concurso de proteínas integrales que actúan como “bombas” alimentadas por ATP, para el caso de moléculas pequeñas o iones y el transporte grueso específico para moléculas de gran tamaño como proteínas y polisacáridos e incluso células enteras como bacterias y hematíes.
 Transporte activo
Por este mecanismo pueden ser transportados hacia el interior o exterior de la célula los iones H+ (bomba de protones) Na+ y K+ (bomba de sodio-potasio), Ca++ , Cl-, I, aminoácidos y monosacáridos con gasto de energía.
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Transporte Grueso
Algunas sustancias más grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos de transporte grueso:
Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen tres tipos de endocitosis:
  • Fagocitosis: en este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa
  • Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vésicula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesicula vuelve a la superficie de la célula.
    De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.
  • Endocitosis mediante un receptor : este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Una vez formada la vesícula endocítica está se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor: Los receptores son separados y devueltos a la membrana, mientras que el ligando se fusiona con un liposoma siendo digerido por las enzimas de este último. Aunque este mecanismo es muy específico, a veces moléculas extrañas utilizan los receptores para penetrar en el interior de la célula. Así, el VIH (virus de la inmunodeficiencia adquirida) entra en las células de los linfocitos uniéndose a unas glicoproteínas llamadas CD4 que están presentes en la membrana de los mismos.
  • Exocitosis: En  la exocitosis, la membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana celular liberando el contenido de la misma. 

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