Es una cubierta protectora que actúa como una barrera entre el entorno interno y externo de una célula (en animales).
En las células vegetales, la membrana encapsula el protoplasma.
Este orgánulo también se conoce como membrana plasmática. La característica de este orgánulo es que solo permite el paso de ciertas sustancias.
La mayoría de las investigaciones llevadas a cabo con el propósito de estudiar la estructura de la membrana celular utilizan glóbulos rojos (RBC, por sus siglas en ingles), ya que la ausencia de membranas internas y núcleos en RBC da como resultado que el proceso de aislamiento se lleve a cabo con bastante facilidad.
La membrana celular también es conocida como membrana plasmática o plasmalema; la membrana celular es una de las partes vitales de una célula que encierra los orgánulos internos. Esta membrana separa el interior de una celda del entorno exterior.
Una membrana celular separa físicamente el contenido de la célula del entorno exterior, pero en las plantas, hongos y algunas bacterias, hay una pared celular que rodea esta membrana. Sin embargo, la pared celular actúa como un soporte mecánico sólido solamente.
La función real de la membrana celular es la misma en ambos casos y no se ve muy alterada por la mera presencia de una pared celular.
Estructura y composición
Fosfolípidos
La membrana celular está compuesta de dos capas de fosfolípidos y cada molécula de fosfolípidos tiene una cabeza y un par de colas. La región de la cabeza es hidrófila (atracción hacia las moléculas de agua) y los extremos de la cola son hidrófobos (se mantiene alejado de las moléculas de agua).
Ambas capas de fosfolípidos están dispuestas de tal manera que las regiones de la cabeza forman la superficie externa e interna de esta membrana y los extremos de la cola se aproximan al centro de la membrana celular.
La membrana celular alberga diferentes tipos de moléculas de proteínas, que están integradas en la capa de fosfolípidos. La mayoría de estas moléculas de proteínas, así como los fosfolípidos, son capaces de moverse lateralmente.
Proteínas de membrana
Las proteínas de membrana se pueden clasificar en tres subdivisiones principales:
- Proteínas integrales.
- Periféricas.
- Ancladas a lípidos.
Los integrales abarcan todo el ancho de la membrana celular, mientras que los periféricos se encuentran en sus superficies internas o externas. Aquellos en la tercera categoría se encuentran anclados a la membrana con la ayuda de moléculas de lípidos.
Si bien algunas de estas moléculas de proteínas proporcionan un soporte estructural a la membrana, otras se unen al citoesqueleto que está suspendido en el citoplasma. Existen ciertas proteínas que son responsables del transporte de iones y moléculas a través de la membrana celular.
Algunas de estas proteínas tienen otras funciones, como:
- La comunicación de célula a célula.
- Identificación.
- Actividades enzimáticas.
- Señalización.
Los principales componentes de la membrana celular son los fosfolípidos y las proteínas. Sin embargo, tiene moléculas de colesterol que hacen que la membrana sea rígida y flexible.
También dificultan el paso de sustancias solubles en agua a través de la membrana. En la superficie externa de la membrana celular, se encuentran glicolípidos y glicoproteínas. No son más que lípidos y moléculas de proteínas unidas a carbohidratos de cadena corta.
Todos estos componentes trabajan conjuntamente para llevar a cabo las funciones de la membrana celular.
Funciones de la membrana celular
Ancla el citoesqueleto
Una membrana celular funciona como un recinto para los orgánulos internos y los protege. Esta función es muy vital en células animales, que carecen de pared celular. Esta membrana ancla el citoesqueleto (un «esqueleto» celular hecho de proteína y contenido en el citoplasma) y da forma a la célula.
Los microfilamentos del citoesqueleto están unidos a ciertas proteínas en la membrana celular, especialmente las integrales. También se ha sugerido que estos microfilamentos mantienen las proteínas en su lugar, ya que estas últimas tienen la tendencia a moverse.
Transporte celular
La membrana celular es responsable del transporte de moléculas e iones dentro y fuera de la célula. La membrana es semipermeable, permite que ciertas moléculas se muevan libremente a través de ella.
La mayoría de las pequeñas moléculas hidrófobas (sin afinidad por el agua) pasan a través de esta membrana libremente. Algunas de las pequeñas moléculas hidrofílicas también pueden tener éxito. Pero otros tienen que ser transportados a través de la membrana.
Los movimientos de las moléculas a través de la membrana pueden requerir o no el uso de energía celular. Dichos movimientos a través de la membrana plasmática se pueden dividir en tres tipos: transporte pasivo, activo y a granel.
El transporte pasivo no requiere que las células gasten energía. Puede ocurrir en forma de difusión simple, difusión facilitada u ósmosis.
La difusión simple se refiere al movimiento de moléculas a través de una membrana, desde un área de mayor concentración a otra con menor concentración. Tal movimiento continúa hasta que ambos lados tengan una concentración uniforme.
Hay ciertos factores que afectan la velocidad de difusión pasiva o simple. Se puede notar un movimiento más rápido, en el caso de una gran diferencia de concentración (entre los lados interno y externo) o si la temperatura es alta.
Cuanto más pequeñas sean las moléculas, más rápido podrán atravesar la membrana. En caso de ósmosis también, el agua (solvente) se mueve a través de una membrana semipermeable, en caso de que un lado de la membrana tenga una concentración más alta de soluto (el soluto es una sustancia disuelta en un solvente líquido) que el otro.
En este caso, el movimiento de las moléculas de solvente es de la solución menos concentrada a una parte más concentrada. La ósmosis es también una forma de difusión pasiva.
Un tipo de transporte pasivo se facilita la difusión. En la difusión facilitada, las moléculas pasan a través de los canales en ciertas proteínas de transporte. Incluso este tipo de difusión no requiere ninguna energía.
Sin embargo, si las moléculas que se transportan son demasiado grandes o el movimiento previsto está en contra del gradiente (de baja concentración a alta), entonces la energía tiene que ser gastada.
En tales casos, las moléculas / iones son identificadas por ciertas proteínas, antes de que sean transportadas a través de la membrana plasmática, por otro conjunto de proteínas que obtienen energía del ATP y esto se llama transporte activo.
En este tipo de transporte, las proteínas son realmente selectivas y específicas. Estas proteínas de transporte tienen aberturas en un extremo, a través de las cuales las moléculas o iones entran y se unen a los grupos funcionales dentro de la proteína.
El transporte masivo a menudo se realiza con la ayuda de vesículas. El transporte de materiales fuera de las células se llama exocitosis.
Si el transporte es de afuera hacia adentro, el proceso se llama endocitosis, que puede ser de tres tipos:
- Fagocitosis.
- Pinocitosis.
- Mediada por receptores.
En la endocitosis, la membrana plasmática crea una pequeña depresión (pseudopodium), en la que se juntan los materiales que se van a transportar para formar una vesícula. La vesícula se mueve a la superficie interna de la membrana celular y luego se fusiona con el aparato de Golgi.
La fagocitosis es el transporte de sólidos, la pinocitosis se refiere al movimiento de líquidos que se transportan dentro de las vesículas.
La endocitosis mediada por receptor es una forma compleja, en la que las proteínas receptoras de la membrana se unen a los materiales que se transportarán. Solo las moléculas / iones específicos pueden ser transportados a través de este método.
En caso de exocitosis, las vesículas se mueven hacia la superficie interna de la membrana plasmática, pasan a través de ella y se abren al exterior, de modo que los contenidos se liberan fuera de la célula.
Las vesículas rotas se fusionan con la membrana plasmática. Además de transportar materiales fuera de la célula, la exocitosis también es útil para restaurar la membrana plasmática. Las vesículas para la exocitosis se forman a partir del retículo endoplásmico o el complejo de Golgi.
Estas vesículas llenas de materiales para ser expulsados, son transportadas desde las regiones internas a la periferia, con la ayuda del citoesqueleto.
El transporte celular es una de las funciones vitales de la membrana plasmática. Además de proporcionar soporte al citoesqueleto y transportar moléculas e iones, las membranas celulares también tienen otras funciones.
Interacción con otras células
La membrana también es responsable de unir la célula a la matriz extracelular (material no vivo que se encuentra fuera de las células), de modo que las células puedan agruparse para formar tejidos.
Comunicación con otras células
Las moléculas de proteína en la membrana celular reciben señales de otras células o del entorno externo y convierten las señales en mensajes que se pasan a los orgánulos dentro de la célula.
Realiza actividades metabólicas: en algunas células, ciertas moléculas de proteínas se agrupan para formar enzimas, que llevan a cabo reacciones metabólicas cerca de la superficie interna de la membrana celular.
