Membrana celular: definición, función, estructura y hechos

Membrana celular: definición, función, estructura y hechos

La membrana celular, también llamada membrana plasmática o membrana citoplásmica, se encuentra entre las construcciones más fascinantes y elegantes del mundo de la biología. la célula se considera la unidad fundamental o "bloque de construcción" de todos los seres vivos en la tierra; su propio cuerpo tiene trillones de ellos, y las diferentes células en diferentes órganos y tejidos tienen diferentes estructuras que se correlacionan exquisitamente con las funciones de los tejidos que forman estas células.

Mientras que los n√ļcleos de las c√©lulas a menudo atraen la mayor atenci√≥n, ya que contienen el material gen√©tico necesario para transmitir informaci√≥n a las generaciones posteriores del organismo, la membrana celular es el guardi√°n literal y el guardi√°n de los contenidos de la c√©lula. sin embargo, lejos de un mero contenedor o barrera, la membrana ha evolucionado para mantener el equilibrio celular, o equilibrio interno, a trav√©s de mecanismos de transporte eficientes e incansables que hacen de la membrana una especie de oficial de aduana microsc√≥pica, que permite y niega la entrada y salida de iones y Mol√©culas de acuerdo con las necesidades de la c√©lula en tiempo real.

membranas celulares a través del espectro de vida

Todos los organismos tienen membranas celulares de alg√ļn tipo. esto incluye procariotas, que en su mayor√≠a son bacterias y se cree que representan algunas de las especies vivas m√°s antiguas de la Tierra, as√≠ como eucariotas, que incluyen animales y plantas. tanto las bacterias procariotas como las plantas eucariotas tienen una pared celular externa a la membrana celular para una protecci√≥n adicional; en las plantas, este muro tiene poros y no son especialmente selectivos en cuanto a lo que puede pasar y lo que no. Adem√°s, los eucariotas poseen org√°nulos, como el n√ļcleo y las mitocondrias, encerrados por membranas como la que rodea a la c√©lula en su conjunto. Los procariotas ni siquiera tienen n√ļcleos; su material gen√©tico se dispersa, aunque de forma algo apretada, a lo largo del citoplasma.

una considerable evidencia molecular sugiere que las c√©lulas eucariotas descienden de las c√©lulas procari√≥ticas, perdiendo la pared celular en alg√ļn momento de su evoluci√≥n. Aunque esto hizo que las c√©lulas individuales fueran m√°s vulnerables a los insultos, tambi√©n les permiti√≥ volverse m√°s complejas y expandirse geom√©tricamente en el proceso. de hecho, las c√©lulas eucariotas pueden ser diez veces m√°s grandes que las c√©lulas procari√≥ticas, un hallazgo hecho a√ļn m√°s sorprendente por el hecho de que una sola c√©lula es la totalidad de un organismo procari√≥tico por definici√≥n. (Algunos eucariotas tambi√©n son unicelulares).

estructura de la membrana celular

La membrana celular consiste en una estructura de doble capa (a veces llamada "modelo de mosaico fluido") compuesta principalmente de fosfolípidos. una de estas capas se enfrenta al interior de la célula, o citoplasma, mientras que la otra se enfrenta al entorno externo. los lados que miran hacia afuera y hacia adentro se consideran "hidrófilos" o atraídos a ambientes acuosos; la parte interior es "hidrófoba" o repelida por ambientes acuosos. aisladamente, las membranas celulares son fluidas a la temperatura corporal, pero a temperaturas más bajas, adquieren una consistencia de gel.

los lípidos en la bicapa representan aproximadamente la mitad de la masa total de la membrana celular. el colesterol constituye aproximadamente una quinta parte de los lípidos en las células animales, pero no en las células de las plantas, ya que el colesterol no se encuentra en ninguna parte de las plantas. la mayor parte del resto de la membrana se debe a proteínas con una variedad de funciones. Dado que la mayoría de las proteínas son moléculas polares, como la propia membrana, sus extremos hidrófilos se extienden hacia el exterior de la célula, y sus extremos hidrófobos apuntan hacia el interior de la bicapa.

algunas de estas prote√≠nas tienen cadenas de carbohidratos adheridas a ellas, lo que las convierte en glicoprote√≠nas. muchas de las prote√≠nas de la membrana participan en el transporte selectivo de sustancias a trav√©s de la bicapa, lo que pueden hacer creando canales de prote√≠nas a trav√©s de la membrana o transport√°ndolas f√≠sicamente a trav√©s de la membrana. otras prote√≠nas funcionan como receptores en las superficies celulares, proporcionando sitios de uni√≥n para mol√©culas que transportan se√Īales qu√≠micas; estas prote√≠nas luego transmiten esta informaci√≥n al interior de la c√©lula. otras prote√≠nas de la membrana act√ļan como enzimas que catalizan reacciones particulares de la propia membrana plasm√°tica.

funciones de la membrana celular

el aspecto cr√≠tico de la membrana celular no es que sea "impermeable" o impermeable a sustancias en general; Si lo fuera, la c√©lula morir√≠a. La clave para entender el trabajo principal de la membrana celular es que es selectivamente permeable . una analog√≠a: al igual que la mayor√≠a de las naciones de la tierra no proh√≠ben por completo a las personas que viajen a trav√©s de las fronteras internacionales de la naci√≥n, los pa√≠ses de todo el mundo no tienen la costumbre de permitir que nadie y todos entren. las membranas celulares intentan hacer lo que hacen los gobiernos de estos pa√≠ses, en una escala mucho m√°s peque√Īa: permitir que las entidades deseables ingresen a la c√©lula despu√©s de ser "examinadas", mientras se proh√≠be la entrada a entidades que puedan resultar t√≥xicas o destructivas para el interior o la c√©lula como entero.

En general, la membrana act√ļa como un l√≠mite formal, que mantiene unidas las distintas partes de la c√©lula de la misma manera que una cerca alrededor de una granja mantiene al ganado unido incluso mientras les permite deambular y mezclarse. Si tuviera que adivinar los tipos de mol√©culas que pueden entrar y salir con mayor facilidad, podr√≠a decir "fuentes de combustible" y "desechos metab√≥licos" respectivamente, dado que esto es esencialmente lo que hacen los cuerpos en su conjunto. y t√ļ estar√≠as bien. Las mol√©culas muy peque√Īas, como el ox√≠geno gaseoso (o 2 ), el di√≥xido de carbono gaseoso (co 2 ) y el agua (h 2 o), pueden pasar libremente a trav√©s de la membrana, pero el paso de mol√©culas m√°s grandes, como los amino√°cidos y los az√ļcares, est√° estrechamente controlado.

la bicapa lipídica

las moléculas que casi se llaman universalmente "fosfolípidos" que forman la bicapa de la membrana celular se denominan más apropiadamente "glicerofosfolípidos". consisten en una molécula de glicerol, que es un alcohol de tres carbonos, unido a dos ácidos grasos largos en un lado y un grupo fosfato en el otro. esto le da a la molécula una forma larga y cilíndrica que se adapta bien a la tarea de ser parte de una lámina ancha, que es lo que se parece a una sola capa de la bicapa de membrana en la sección transversal.

La porción de fosfato del glicerofosfolípido es hidrofílica. el tipo específico de grupo fosfato varía de una molécula a otra; por ejemplo, puede ser fosfatidilcolina, que incluye un componente que contiene nitrógeno. es hidrófilo porque tiene una distribución desigual de la carga (es decir, es polar), al igual que el agua, por lo que los dos "se llevan bien" en cuartos microscópicos cercanos.

Los ácidos grasos en el interior de la membrana no tienen una distribución desigual de carga en ninguna parte de su estructura, por lo que son no polares y, por lo tanto, hidrofóbicos.

Debido a las propiedades electroqu√≠micas de los fosfol√≠pidos, la disposici√≥n de bicapa de fosfol√≠pidos no requiere ning√ļn aporte de energ√≠a para crear o mantener. de hecho, los fosfol√≠pidos colocados en el agua tienden a asumir espont√°neamente la configuraci√≥n de dos capas de la misma manera que los fluidos "buscan su propio nivel".

transporte de la membrana celular

Debido a que la membrana celular es selectivamente permeable, debe proporcionar un medio para obtener una variedad de sustancias, algunas grandes y otras peque√Īas, de un lado a otro. piensa en las formas en que puedes cruzar un r√≠o o un cuerpo de agua. usted podr√≠a tomar un ferry; simplemente puede desviarse con una brisa ligera, o puede ser transportado por corrientes constantes de r√≠os u oc√©anos. y es posible que solo te encuentres cruzando el cuerpo de agua en primer lugar porque hay una concentraci√≥n demasiado alta de personas de tu lado y una concentraci√≥n demasiado baja en el otro, presentando la necesidad de igualar las cosas.

Cada uno de estos escenarios guarda cierta relación con una o más formas en que las moléculas pueden pasar a través de la membrana celular. estas formas incluyen:

Difusi√≥n simple: en este proceso, las mol√©culas simplemente se desplazan a trav√©s de la doble membrana para pasar dentro o fuera de la c√©lula. La clave aqu√≠ es que las mol√©culas en la mayor√≠a de las situaciones se mover√°n hacia abajo en un gradiente de concentraci√≥n, lo que significa que, naturalmente, se desplazan de las √°reas de mayor concentraci√≥n a las √°reas de menor concentraci√≥n. Si tuviera que verter una lata de pintura en el medio de una piscina, el movimiento hacia afuera de las mol√©culas de pintura representar√≠a una forma de difusi√≥n simple. Las mol√©culas que pueden atravesar las membranas celulares de esta manera, como usted puede predecir, son mol√©culas peque√Īas como o 2 y co 2 .

ósmosis: la ósmosis se puede describir como una "presión de succión" que provoca el movimiento del agua cuando el movimiento de las partículas disueltas en el agua es imposible. esto ocurre cuando una membrana permite que el agua, pero no las partículas disueltas ("solutos") en cuestión, pasen a través de ella. la fuerza motriz es nuevamente un gradiente de concentración, porque todo el entorno local "busca" un estado de equilibrio en el que la cantidad de soluto por unidad de agua sea la misma en todo momento. Si hay más partículas de soluto en un lado de una membrana impermeable al soluto permeable al agua que el otro, el agua fluirá hacia el área de mayor concentración de soluto. es decir, si las partículas no pueden cambiar su concentración en el agua moviéndose, entonces el agua misma se moverá para realizar más o menos el mismo trabajo.

Difusi√≥n facilitada: de nuevo, este tipo de transporte de membrana hace que las part√≠culas se muevan desde √°reas de mayor concentraci√≥n a √°reas de menor concentraci√≥n. Sin embargo, a diferencia del caso con difusi√≥n simple, las mol√©culas se mueven dentro o fuera de la c√©lula a trav√©s de canales de prote√≠nas especializados, en lugar de simplemente desviarse a trav√©s de los espacios entre las mol√©culas de glicerofosfol√≠pidos. si alguna vez has visto lo que sucede cuando algo que se deriva de un r√≠o se encuentra repentinamente en un pasaje entre rocas, sabes que el objeto (¬°tal vez un amigo en un tubo interior!) se acelera considerablemente mientras se encuentra en este pasaje; Lo mismo ocurre con los canales de prote√≠nas. Esto es m√°s com√ļn con mol√©culas polares o con cargas el√©ctricas.

transporte activo: los tipos de transporte de membrana discutidos previamente implican un movimiento hacia abajo en un gradiente de concentración. a veces, sin embargo, al igual que los barcos deben moverse río arriba y los automóviles tienen que subir colinas, la mayoría de las sustancias se mueven en contra de un gradiente de concentración, una situación energéticamente desfavorable. como resultado, el proceso tiene que ser impulsado por una fuente externa, y en este caso esa fuente es el trifosfato de adenosina (atp), que es un combustible generalizado para transacciones biológicas microscópicas. en este proceso, uno de los tres grupos de fosfato se elimina de atp para crear difosfato de adenosina (adp) y un fosfato libre, y la energía liberada por la hidrólisis del enlace fosfato-fosfato se utiliza para "bombear" las moléculas hasta el gradiente y a través de la membrana.

El transporte activo también puede ocurrir de manera indirecta o secundaria. por ejemplo, una bomba de membrana puede mover el sodio a través de su gradiente de concentración de un lado de la membrana al otro, fuera de la célula. cuando el ión sodio se difunde en la otra dirección, podría transportar una molécula de glucosa contra el gradiente de concentración de esa molécula (la concentración de glucosa suele ser más alta en el interior de las células que en el exterior). ya que el movimiento de la glucosa está en contra de su gradiente de concentración, este es un transporte activo, pero como no hay atp directamente involucrado, este es un ejemplo de transporte activo secundario .



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