La membrana celular o también llamada membrana plasmática es la estructura que permite la separación entre la célula y el ambiente extracelular. Es de gran importancia para los organismos, controla el contenido químico de la célula, además través de ella se transmiten mensajes que permiten a las células realizar numerosas funciones tales como:
• Conservar la integridad estructural de la célula
• Controlar el paso de sustancias hacia el interior y la salida de otras
• Regular las interacciones celulares
• Reconocer por medio de receptores antígenos, células extrañas y células alteradas
• Establecer sistemas de transporte para moléculas especificas
• Efectúar la transducción de señales físicas, químicas o ambas en los diversos sucesos celulares.
1.1 Modelo de membranas
A lo largo de la historia se han propuesto diferentes modelos sobre la estructura de la membrana plasmatica y esto queda resumido en la siguiente linea de tiempo, que comienza por Lords y Agnes en 1880s hasta llegar a Singer y Nicolson en 1972.
• Conservar la integridad estructural de la célula
• Controlar el paso de sustancias hacia el interior y la salida de otras
• Regular las interacciones celulares
• Reconocer por medio de receptores antígenos, células extrañas y células alteradas
• Establecer sistemas de transporte para moléculas especificas
• Efectúar la transducción de señales físicas, químicas o ambas en los diversos sucesos celulares.
1.1 Modelo de membranas
A lo largo de la historia se han propuesto diferentes modelos sobre la estructura de la membrana plasmatica y esto queda resumido en la siguiente linea de tiempo, que comienza por Lords y Agnes en 1880s hasta llegar a Singer y Nicolson en 1972.
En la actualidad el modelo más aceptado es el propuesto por Singer y Nicholson (1972), denominado modelo del mosaico fluido, que presenta las siguientes características:
* Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipídica es la red cemetante y las proteínas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos.
- * Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.
- * Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución fundamentalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa.
1.2. Lípidos y fluidez de la membrana.
En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente.
Lípidos son un grupo de compuestos químicamente diverso con una “cabeza” hidrofolica polar conectada a una “cola” hidricarbonada hidrófoba apolar que les proporciona una solubilidad muy baja en el medio acuoso de la célula, esta estructura es él primer elemento de la membranas que rodean las células y las que dividen varios compartimientos
En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos tienen carácter anfipático; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica
Los fosfolípidos son lípidos iónicos polares compuestos de 1,2-diacilglicerol y un enlace fosfodiéster que une el esqueleto del glicerol a alguna base, generalmente nitrogenada, tal como la colina, serina o etanolamina. Los fosfolípidos más abundantes en los tejidos humanos son la fosfatidilcolina (también llamada lecitina), la fosfatidilenolamina y la fosfatidilserina.
Colesterol: pertenece aun amplio grupo de sustancias denominadas esteroides, es una sustancia débilmente antipática, debido al grupo hidroxilo de un extremo de la molécula, sin embargo en las membranas ha adquirido un carácter más hidrófobo a causa de la esterificacion del grupo hidroxilo con un acido graso, la molécula de colesterol se ajusta mal en los lípidos de la membrana y tienden a alterar la regularidad de la estructura de la membranas. Constituye un 25% o más del contenido lipidico de las membranas
Los lípidos pueden estar en fase sólida cristalina o líquida, con una diferente viscosidad según la temperatura, por ejemplo, si a los 37º C el lípido es fluido, la bicapa será un cristal líquido bidemensional, entonces los lipidos pueden desplazarse. Ahora bien si la temperatura desciende, se vuelve un gel cristalino congelado con movimiento restringido.La fluidez se observa en la capacidad que manifiestan sus diversos constituyentes de moverse sobre su sitio o desplazarse, en ocasiones distancias relativamente grandes. Todas las células son capaces de regular y adaptar la composición de lípidos de sus membranas según las condiciones del entorno a fin de mantener una fluidez óptima.
1.3 Proteínas de membranas
Las proteínas de la membrana posees características que las diferencian de las globulares, suelen contener una proporción elevada de aminoácidos hidrófobos. Las proteínas que atraviesan la membrana tienen con frecuencia hélices a Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc.). Al igual que en el caso de los lípidos, las proteínas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteínas de membrana se clasifican en:
*Proteínas integrales:
Atraviesan la bicapa lipidia una o varias veces- Son anfipaticas
- Nucleo hidrofóbico y superficie hidrofílica
- Son difíciles de extraer (solo con detergentes)
*Proteínas periféricas:
- Estan fuera de la bicapa, sobre la superficie extracelular o citoplásmica
- Unidas a lípidos o a porcioneshidrofílicas dela proteina
- Se extraen fácilmente con soluciones salinas o a pH alcalino
1.4. Asimetría de la membrana.
Todas las membranas biológicas están formadas por monocapas (o caras) de composición de lípidos y proteinas diferentes, por ello se hace referencia a asimetría membranaria o polaridad estructural. La monocapa interna de la membrana es diferene de la externa ya que sis protienas y lipidos no son los mismos y ni estan colocados en el mismo orden. En la capa externa la proporcion de fosfatidilcolina y esfingomielina es mayor. En la capa interna prodominan la fosfatietanolamina y la fosfatidilserina.
La asimetría relacionada con los glúcidos es un fenómeno secundario porque en uno de sus aspectos se relaciona con los otros tipos de moléculas asociadas a los lípidos (las glicoproteínas y los glicolípidos).
1.1. Movilidad de los componentes de la membrana.
La membrana plasmática no es una estructura estática, sus componentes tienen posibilidades de movimiento, lo que le proporciona una cierta fluidez. Los movimientos que pueden realizar los lípidos son:
* Rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.
* Rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. * Difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
* Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.
* Flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a diferentes enzimas tales como:
- Flipasas: tambien llamada asminofofolipidos flipasa, se encuentra en todas la membranas y dirigen los lipidos de la cara externa de la membrana hacia la superficie citoplásmatica. Son dependientes de ATP y Mg, consumiendo un ATP por lípido transportado. Es sensible a temperatura, a altas concentraciones de calcio y agentes alquilantes. Altamente selectiva y con preferencia de lipidos con grupo aminos, especialmente la fosfatidilserina.
- Flopasas. son trasportadores de la familia ABC, dependientes de ATP y pueden translocar en direccion de la cara citoplasatica hacia el exterior: compuestos anfipáticos, farmacos, sustancias tóxicas o xenóbioticos, colesterol y principalmente fosfatidilcolina.
- Scramblasas: son dependientes de calcio, bidireccionales estan presentes en celulas activadas (e.j. Plaquetas), no son selectivas y estan involucradas en la señalizacion.