Membrana Celular: Estructura, Funciones y Transporte de Sustancias

La membrana celular, también conocida como membrana plasmática, es la cubierta exterior de la célula. Es a través de esta membrana que la célula puede realizar intercambio de sustancias y transducir señales. Esta membrana celular se caracteriza por delimitar a las células al separar su núcleo de la parte exterior.

¿Qué es una membrana celular?

Como su nombre lo indica, esta membrana se trata de una capa doble conformada por fosfolípidos que rodea y define a las células. Además de separar la parte interna de la célula del exterior, la membrana también aporta al equilibrio celular. Es decir, es gracias a la membrana que la célula puede alcanzar un equilibrio físico y químico con el entorno.

Aunque parezca evidente, la membrana celular es la parte externa de la célula pero no es del todo visible. En algunos casos, como con las células vegetales y de los hongos, la membrana se ubica debajo de la pared celular. El microscopio óptico no capta la membrana y solo se la puede observar con uno electrónico ya que su grosor es de 8 nm.

Por otra parte, cabe señalar que entre las principales características de la membrana celular se cuenta su permeabilidad selectiva. Con esto nos referimos a que se encarga de aceptar o rechazar el ingreso de ciertas moléculas a la célula. De esta manera, se encarga de regular el acceso de agua, nutrientes e incluso de sales iónicas.

Al oficiar de una suerte de gatekeeper de la célula, la membrana celular es la responsable del estado del citoplasma. Esto significa que depende de la membrana que la célula se encuentre en condiciones óptimas con respecto a su potencial electroquímico. Ya sea que dicho potencial esté debidamente concentrado o con el pH correspondiente.

Funciones de la membrana celular

Además de ser la encargada de conceder el acceso a las sustancias necesarias y rechazar las indeseadas, la membrana cumple otras funciones importantes. En primer lugar, y como ya hemos mencionado, la membrana celular se encarga de delimitar a la célula. Esto significa que la membrana es la que termina por definir a la célula, cuál es su estructura.

Pero lo más importante con respecto a delimitar la célula tiene que ver con que oficia como frontera entre el interior y el exterior de la célula. En este sentido, la membrana se encarga también de proteger la célula de todo lo que es externo a ella. Es por ello que la membrana celular oficia como la primera defensa ante cualquier agente invasor.

Otra función importante de la membrana celular es oficiar como un medio de comunicación con el exterior. Esta membrana tiene la capacidad para reaccionar a diferentes estímulos externos y transmitir información al interior. Así genera ciertos procesos como la división celular, el movimiento de la célula o hasta segregar sustancias bioquímicas.

Debido a su permeabilidad selectiva, la membrana celular es la encargada de administrar a la célula lo que necesita. Cumple la función de permitir que entren sustancias deseadas y rechazar aquellas no deseadas. Esto también se relaciona con su función comunicativa ya que hace de nexo entre el interior y el exterior al regular el tránsito de sustancias.

Por último, pero no menos importante, la membrana celular se encarga de la preservación de la célula. Esta función también se relaciona con las demás ya que al encargarse del intercambio de sustancias con el exterior mantiene la célula en funcionamiento. Así regula la concentración de agua y diferentes solutos para que la célula pueda mantener una carga constante y su pH nivelado.

Estructura de la membrana celular

La membrana celular está compuesta por dos capas de lípidos anfipáticos que cuentan con cabezas polares hidrófilas. Esto significa que estas cabezas polares tienen afinidad por el agua y además se orientan tanto hacia adentro como afuera de la célula. De esta manera pueden mantener el contacto con las partes que son hidrófobas, que tienen rechazo por el agua.

Los lípidos que conforman la membrana celular son en su mayoría colesterol, esfingolípidos y fosfoglicéridos. Además de estos lípidos, la membrana celular también cuenta con un 20% de proteínas integrales y periféricas. Estas proteínas se encargan de ejecutar las funciones relacionadas con la catálisis, la conexión, recepción y transporte de sustancias.

Las proteínas integrales se encuentran incrustadas en la doble capa de la membrana con las superficies hidrófilas e hidrófobas orientadas según corresponde. Es decir, las hidrófilas se exponen hacia el entorno acuoso mientras que las otras se conectan al interior hidrófobo. Además, cuentan con proteínas transmembrana que atraviesan del todo la membrana.

En cuanto a las proteínas periféricas, se ubican en la superficie unidas a las regiones expuestas con proteínas integrales. Estas proteínas periféricas se caracterizan además por separarse fácilmente sin afectar la estructura de la membrana. Y son las encargadas de generar el reconocimiento celular como una especie de comunicación bioquímica.

La membrana celular también cuenta con componentes glúcidos, es decir azúcares, como los oligosacáridos o los polisacáridos. Estos se encuentran en la parte externa de la membrana y forman lo que se conoce como el glicocalix. Representan el menor porcentaje de la estructura de la membrana pero protegen la superficie celular y actúan como identificadores en la comunicación intercelular.

Otras funciones de la membrana celular

Además de las funciones ya mencionadas, cabe señalar que en las células eucariotas las membranas forman compartimentos. Estos compartimentos permiten a las membranas celulares realizar diferentes funciones de manera separada. Por otra parte, esto les sirve de superficie para las diferentes reacciones bioquímicas que tienen lugar en las células.

Transporte activo y pasivo

Por las membranas biológicas se mueven una gran cantidad de iones y moléculas pequeñas. Todo esto puede transportarse realizando o no gastos de energía, lo que se conoce como transporte activo y pasivo, respectivamente. Es decir, cuando se gasta energía hablamos de transporte activo y cuando no de pasivo.

• Hablamos de transporte activo cuando la célula realiza gasto de energía metabólica para movilizar iones o moléculas. Por lo general, este transporte pasa a través de la membrana y se opone a un gradiente de concentración. Este se conoce como transporte activo primario y directo, pero también existe uno indirecto. En este se trasladan dos solutos simultáneamente empleando la energía liberada con un soluto para mover el otro.
• Mientras que el transporte pasivo, también conocido como difusión simple, se realiza a través de la doble capa lipídica de la membrana. Este tipo de transporte pasa a través de canales iónicos y proteínas al que se conoce como difusión facilitada. Un ejemplo de este tipo de transporte ocurre con la ósmosis donde se transportan moléculas de agua atravesando una membrana semipermeable.

Endocitosis y exocitosis

Relacionado con los tipos de transporte anteriores se encuentran los procesos de endocitosis y exocitosis. Estos procesos funcionan para mover materiales o moléculas grandes o bien células y partículas pequeñas. Ambos procesos precisan un gasto energético por parte de la célula para poder realizar estos movimientos.

Tanto la endocitosis como la exocitosis pueden ejecutarse gracias a las vesículas que se forman en la membrana celular. Estas vesículas regulan la entrada y salida de sustancias e incluso pueden disolver aquel material deseado en la célula. A través del proceso de endocitosis se incorporan materiales a la célula.

En la endocitosis podemos encontrar diferentes mecanismos que operan en diferentes sistemas biológicos. Algunos de esos mecanismos son la endocitosis mediada por receptor, la fagocitosis y la pinocitosis.

• La endocitosis mediada por receptor es el mecanismo característico de las células eucariotas cuando incorporan macromoléculas. Así, este mecanismo consiste en la combinación de moléculas específicas con las proteínas de la membrana receptora.
• El mecanismo de fagocitosis ocurre cuando la célula ingiere partículas grandes y deben rodearlo con la membrana para poder incorporarlas.
• Por último, la pinocitosis consiste en el mecanismo de incorporar los materiales ya disueltos.

Por su parte, la exocitosis es el proceso de expulsar aquellas sustancias que la célula desecha o secreta. Esta expulsión es posible gracias a la fusión entre la membrana plasmática y una vesícula.

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