Superficie celular
Por
el Ing. Agr. Carlos A. González
Membrana Plástica:
El contenido de todas las células vivas está
rodeado por una membrana delgada llamada membrana plasmática, o celular, que
marca el límite entre el contenido celular y el medio externo. La membrana
plasmática es una película continua formada por moléculas de lípidos, proteínas e hidratos de carbono en
proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente. Los lípidos forman
una doble capa y las proteínas se disponen de una forma irregular y asimétrica
entre ellos. Estos componentes presentan movilidad, lo que confiere a la
membrana un elevado grado de fluidez (cristal líquido), con un espesor entre 8
y 10 nanómetros (nm). Actúa como barrera Semipermeable y Selectiva regulando la
composición química de la célula.
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La membrana plástica así como otras membranas intracelulares
pueden se vista con un microscopio electrónico de transmisión (M.E.T.), con
corte muy finos.
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Membrana plasmática vista con M.E.T. |
Los componentes de la membrana mencionados
anteriormente definen su estructura básica. Así como los lípidos proveen la
estructura básica de la bicapa con los fosfolípidos, las proteínas
son
las que llevan a cabo la mayor parte de las funciones específicas. Algunas
proteínas no penetran en el interior hidrofóbico de la bicapa (proteínas
periféricas), sino que permanecen unidas por interacciones no
covalentes a una u otra cara de la membrana. Sin embargo, muchas proteínas
atraviesan la membrana de lado a lado (proteínas integrales). En
general, éstas son moléculas anfipáticas; su parte hidrofílica interactúa con
las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos, y sus extremos hidrofílicos
quedan expuestos al citoplasma acuoso y al exterior de la célula. |
Analicemos ahora, la forma en que se presentan
los hidratos de carbono en la estructura membranosa. Éstos se
encuentran asociados principalmente a las proteínas y también a los lípidos (glucolípidos
y glucoproteínas), tanto en forma de oligo como polisacáridos, dispuestos en la
cara externa de la membrana. La zona periférica de los carbohidratos
que rodea alas células eucariotas se denomina glucocálix.
¿A qué se debe su fluidez?
Llegado este punto, cabe preguntarse cómo se
modifica las membranas con la temperatura, considerando que están constituidas
en un 50 % de lípidos, moléculas muy sensibles a los cambios térmicos. De
hecho, las membranas pueden llegar a cambiar de estado con los cambios de
temperatura. El estado líquido se caracteriza por un mayor grado de desorden entre las
moléculas, una mayor libertad de movimiento que el estado sólido. Esa fluidez
es absolutamente necesaria para que se produzcan los mecanismos de transporte y
el reacomodamiento permanente de los componentes de la membrana.
Por otra parte, es necesario cierta estabilidad
que mantenga una estructuración de la membrana. Esta estabilidad proviene de
las interacciones hidrofóbicas y de las fuerzas
de van der Waals entre las cadenas de los lípidos, y por otra parte, de las fuerzas
electrostáticas y las uniones puente hidrógeno entre las
cabezas polares de los fosfolípidos y el agua con
sus solutos.
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En conjunto estas interacciones no covalentes
dan origen a las "soluciones bidimencionales" de lípidos en lípidos
en los cuales todos los compuestos están confinados al plano de la bicapa,
donde los lípidos y proteínas se pueden mover. Se ha demostrado la migración
espontánea de los lípidos de uno a otro lado de la membrana (difusión
transversal) es un proceso muy lento, con una frecuencia de
ocurrencia muy baja, de una vez cada varias horas. En cambio, los movimientos
paralelos al plano de la bicapa- la llamada difusión lateral - son mucho más
frecuente y alcanza altas velocidades de desplazamiento. |
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Se ha demostrado que los lípidos intercambian lugares
con sus vecinos aproximadamente 107 veces por segundo Con respecto a
las moléculas proteicas, nunca se observó difusión de una capa a otra , pero sí
que se difunden dentro de una misma.
La fluidez de las membranas depende de su
composición química. Las cadenas de ácidos grasos que constituyen los
fosfolípidos y moléculas derivadas de ellos pueden estar saturadas o insaturadas.
La relación cadena de ácidos grasos saturados /no saturados influye de manera
decisiva en la fluidez de la membrana. La cohesión entre las moléculas de la
membrana es mayor en una bicapa con fosfolípidos de ácidos grasos saturados, de
cadena simples, largas y rectas que en una que tenga fosfolípidos con cadenas
insaturadas, que se "quiebran" a la altura de los dobles enlaces,
disminuyendo así el efecto hidrofóbico. A su vez, una mayor cohesión determina
una menor fluidez. La molécula de colesterol también juega
un papel muy importante en la fluidez de la membrana. Se encuentra en
las células eucariontes animales. Se ubica de acuerdo con la afinidad de sus
distintas regiones por los componentes polares y no polares de la membrana: su
grupo alcohólico se acomoda entre las cadenas carbonadas, en las cabezas
polares. Su cadena lateral queda entre las cadenas de los fosfolípidos, pero
lejos de sus cabezas polares.
La presencia de colesterol presenta un doble
efecto. En cierta medida, aumenta la rigidez de la membrana, ya que los anillos
rígidos interactúan con las cadenas hidrocarbonadas de los lípidos,
inmovilizándolas parcialmente. Además agrega orden a la bicapa, dejando zonas
más rígidas y otras zonas más flexibles que interactúan con las cadenas de
carbono de los fosfolípidos. Así es como el colesterol tiende a hacer menos
fluidos a los lípidos. Sin embargo, cuando se encuentran en altas
concentraciones, como ocurre en la mayoría de las células eucariotas, previene
el congelamiento, ya que evita que las cadenas carbonadas se ajusten y se
"empaqueten" y vuelvan más rígidas a la membrana. Así es como, a baja
temperatura esta disminución del empaquetamiento puede determinar que las
membranas no se congelen.
Las funciones de la membrana podrían resumirse
en :
El intercambio de materia entre el
interior de la célula y su ambiente externo.
- RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓN (únicamente para 6to año)
Gracias a moléculas
(glucocalix) situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como
receptoras de sustancias.