Tanto la membrana plasmática, que envuelve totalmente  a la célula, como aquellas que delimitan compartimientos interiores, tienen una estructura y una composición química similar. Es más,  en muchos casos la continuidad que existe entre ellas las hace ser consideradas como una sola unidad funcional.

 

Modelo de Singer y Nicholson (1972) 


 

La membrana plasmática es una delgada lámina de 75 Å, que envuelve completamente a la célula y la separa del medio externo.

Componentes químicos de la membrana:

La membrana plasmática está formada por tres clases de componentes: lípidos,proteínas y glúcidos.

  • Los lípidos de la membrana son, fundamentalmente de tres tipos difrentes: fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol. En las moléculas de estos lípidos se distinguen dos partes (parte hidrofílica  y parte hidrofóbica) que le otorgan polaridad a cada molécula y hace que las moléculas se dispongan formando una doble capa lipídica.

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:

  1. de rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.
  2. de difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
  3. flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable
  4. de flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

La fluidez es una de las características más importantes de las membranas.

Depende de factores como :

  • La temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.
  • La naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad
  • Las proteínas son diversas y realizan las funciones específicas de la membrana. En ocasiones pueden unirse a moléculas de lípidos o a oligosacáridos.
  • Los glúcidos son del tipo oligosacáridos o polisacáridos; se encuentran sobre la superficie externa de la membrana y pueden hallarse  unidos  a moléculas de lípidos o a proteínas (glucolípidos y glucoproteínas).

 

COMPONENTE

%

1. Lípidos

    colesterol

    esfingolípidos

    fosfolípidos


2. Glúcidos

    glucolípidos

    glucoproteínas


3. Proteínas


46

22

4

20

 

8

6

2

 

46

Tabla 1: Componentes químicos de las membranas. Se indican porcentajes promedios

 

Modelos de Membrana

 

1.- El modelo de Danielli Davson (1953)

La primera hipótesis sobre la estructura de la membrana plasmática fue formulada poir Danielli y  Davson en 1953. Según ésta, las proteínas forman dos capas que empaquetan una doble capa de lípidos. Para formar las dos capas lipídocas, los extremos hidrofóbicos de cada molécula ( las cadenas hidrocarbonadas, no solubles en agua) se orientan hacia el interior  de la membrana, y los extremos hidrofílicos de esas mismas moléculas (los grupos polares) se sitúan hacia el exterior en contacto con las cadenas proteicas de ambas superficies de la membrana.

Esta teoría se apoyó posteriormente en imágenes de microscopía electrónica en las que aparece  una estructura trilaminar formada por dos bandas densas una banda clara. Las bandas densas se corresponderían con las zonas  de unión entre cadenas proteicas y polos hidrofílicos de los lípidos, mientras que la banda clara se correspondería con las zonas hidrofóbicas de los lípidos.

¿Qué críticas sugiere esta hipótesis? Este modelo sugiere un anclaje demasiado rígido de los lípidos con las cadenas proteicas, y, en consecuencia, las moléculas quedarían muy restringidas en sus movimientos.

 

2.- Modelo de Singer y Nicholson (1972)

Un modelo propuesto por Jonathan Singer y Gart Nicholson, en 1972, ha permitidos explicar la mayor parte de las propiedades físicas y termodinámicas de la membrana. Según dicho modelo, la membrana está formada básicamente por una doble capa de lípidos en un estado de solución líquida en la que las moléculas poseen cierta libertad de movimiento.  Por tanto, parte de la membrana puede fluir de un punto a otro. Por otro lado, las proteínas y otras sustancias disueltas en los lípidos, o que flotan en ellos, pueden difundir  a todas las regiones de la membrana.

Por su configuración dinámica, este modelo recibe el nombre de "modelo mosaico fluido"

 

¿Cómo es la disposición de las proteínas?

La mayor parte de las proteínas de la membrana son glucoproteínas y constituyen masas flotantes en la bicapa lipídica. Puede haber dos tipos de proteínas: integrales y periféricas. Las proteínas integrales se sumergen en la matriz lipídica o traviesan la membrana en todo su ancho. Las proteínas periféricas están situadas en la superficie de la membrana, no penetran en ella y están adheridas a los lípidos o a las otras proteínas.

 

Funciones de las proteínas  de membrana

Muchas proteínas integrales proporcionan canales (o poros) estructurales  a través de los cuales las sustancias hidrosolubles, especialmente los iones, pueden difundir entre los medios interno y externo de la célula. Otras proteínas integrales actúan como transportadorespara llevar sustancias  a través de ñla membrana. Una tercera clase de proteínas actúa como enzimas.

 

Los lípidos proporcionan una matriz estructural a la membrana. Las proteínas, en cambio, realizan funciones específicas: transporte de sustancias, funciones enzimáticas, recepción de mensajeros químicos y otras.

El Glicocáliz

La región más externa de la membrana plasmática costituye una superficie celular muy dinámica. Está formada principalmente por  oligosacáridos (cadenas cortas de glúcidos), cuyas moléculas establecen uniones con lípidos o proteínas de la membrana.

Como parte del glicocáliz,  también se encuentran moléculas de glicoproteínas, que son carbohidratos unidos entre sí por núcleos proteicos. Estos conforman una zona laxa sobre la superficie externa de la célula.

Además de los componentes mencionados, en la superficie de algunas células es posible encontrar otros tipos de moléculas que han sido secretadas por la propia célula, y las cuales no están interaccionando químicamente con los componentes típicos de la membrana (por ejemplo, el colágeno).

Entre las funciones que puede cumplir el glicocáliz se destacan las siguientes:

  • Participación en las interacciones de una célula con las membranas de las células vecinas. Estas interacciones pueden estar relacionadas con intercambio de sustancias entre dos células, acoplamiento eléctrico o formación de compartimientos extracelulares no comunicados.
  • Participación activa en los mecanismos de reconocimiento celular; por ejemplo, el reconocimiento de una célula por otra en las reacciones inmunitarias.
  • Recepción de señales que vienen desde  el medio extracelular, procesamiento de ellas y su transmisión hacia el medio intracelular.   La recepción de señales a nivel de la membrana está a cargo de receptores específicos (por ejemplo, los de la acción de hormonas), los que inducen cambios moleculares en la membrana y dan inicio a una variedad de respuestas celulares

 

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Página creada y editada por Fresia Quintana Jara Profesor de Estado en Biología y Ciencias Universidad de Chile