5.4: Membrana plasmática

Una Bolsa Llena de Jell-O

Este modelo sencillo, recortado de una célula animal (Figura\(\PageIndex{1}\)) muestra que una celda se asemeja a una bolsa de plástico llena de Jell-O. Su estructura básica es una membrana plasmática llena de citoplasma. Al igual que la Jell-O que contiene frutos mixtos, el citoplasma de la célula también contiene diversas estructuras, como un núcleo y otros orgánulos. Tu cuerpo está formado por billones de células, pero todas ellas realizan las mismas funciones básicas de la vida. Todos ellos obtienen y utilizan energía, responden al medio ambiente y se reproducen. ¿Cómo realizan sus células estas funciones básicas y se mantienen a sí mismas —y a usted— con vida? Para responder a estas preguntas, es necesario conocer más sobre las estructuras que componen las células, comenzando por la membrana plasmática.

Figura\(\PageIndex{1}\): Modelo celular animal

La membrana plasmática es una estructura que forma una barrera entre el citoplasma dentro de la célula y el ambiente fuera de la célula. Sin la membrana plasmática, no habría célula. La membrana también protege y soporta la célula y controla todo lo que entra y sale de ella. Permite que solo ciertas sustancias pasen a través mientras mantiene a otras dentro o fuera. Para entender cómo la membrana plasmática controla lo que entra o sale de la célula, es necesario conocer su estructura básica.

Bicapa fosfolípida

La membrana plasmática está compuesta principalmente por fosfolípidos, los cuales consisten en ácidos grasos y alcohol. Los fosfolípidos en la membrana plasmática están dispuestos en dos capas, llamadas bicapa de fosfolípidos, con un interior hidrófobo o que odia el agua y un exterior hidrófilo o amante del agua. Cada molécula de fosfolípido tiene una cabeza y dos colas. La cabeza “ama” el agua (hidrofílica) y las colas “temen” al agua (hidrofóbica). Las colas temerosas del agua están en el interior de la membrana, mientras que las cabezas amantes del agua apuntan hacia afuera, ya sea hacia el citoplasma o hacia el fluido que rodea a la célula. El grupo de cabeza polar y las cadenas de ácidos grasos están unidos por una unidad de glicerol de 3 carbonos. La Figura\(\PageIndex{2}\) muestra un solo fosfolípido junto a una bicapa de fosfolípidos.

Las moléculas que son hidrófobas pueden pasar fácilmente a través de la membrana plasmática si son lo suficientemente pequeñas porque odian el agua como el interior de la membrana. Las moléculas que son hidrófilas, por otro lado, no pueden pasar a través de la membrana plasmática —al menos no sin ayuda— porque son amantes del agua como el exterior de la membrana.

Figura\(\PageIndex{2}\): Fosfolípido y una bicapa fosfolipídica.

Otras moléculas en la membrana plasmática

La membrana plasmática también contiene otras moléculas, principalmente otros lípidos y proteínas. Las moléculas verdes en la Figura\(\PageIndex{2}\), por ejemplo, son el colesterol lipídico. Las moléculas del colesterol esteroide lipídico ayudan a que la membrana plasmática mantenga su forma. (Figura\(\PageIndex{3}\)) muestra las moléculas de colesterol como estructuras amarillas dentro del centro de la bicapa fosfolipídica. Otras estructuras mostradas en (Figura\(\PageIndex{3}\)):

• Canales proteicos. Estos abarcan toda la membrana y tienen un espacio dentro de ellos porque se utilizan para transportar materiales dentro o fuera de la celda.
• Proteínas transmembrana. La raíz “trans” explica que estos abarcan (van “a través”) de la membrana. Las proteínas transmembrana pueden tener una variedad de funciones.
• Proteínas periféricas. Estos se encuentran sólo en un lado de la membrana. Se pueden encontrar tanto en el lado citoplásmico como en el exterior de la membrana.
• Glicoproteínas. Estos consisten en una proteína en la membrana plasmática con cadenas de carbohidratos que se proyectan fuera de la célula.
• Glicolípidos. Se trata de cadenas de carbohidratos unidas directamente a un lípido en la membrana. Tanto las glicoproteínas como los glicolípidos actúan como marcadores para identificar la célula.
• Los filamentos del citoesqueleto se encuentran a lo largo del lado citoplasmático de la membrana y proporcionan un andamiaje para la membrana.

Figura\(\PageIndex{3}\): La figura ilustra los componentes principales de la bicapa fosfolipídica.

Funciones adicionales de la membrana plasmática

La membrana plasmática puede tener extensiones, como flagelos en forma de látigo o cilios en forma de brocha, que le confieren otras funciones. En los organismos unicelulares, como los que se muestran a continuación, estas extensiones de membrana pueden ayudar a que los organismos se muevan. En los organismos multicelulares, las extensiones tienen diferentes funciones. Por ejemplo, los cilios en las células pulmonares humanas barren partículas extrañas y moco hacia la boca y la nariz.

Figura\(\PageIndex{4}\): Flagelos de Giardia (izquierda) y cilios de mucosa respiratoria humana (derecha). Los flagelos y los cilios son extensiones de la membrana plasmática de muchas células.

Característica: Mi cuerpo humano

Si fumas y necesitas otra razón para dejar de fumar, aquí tienes una buena. Generalmente pensamos en el cáncer de pulmón como una enfermedad importante causada por el tabaquismo. Pero fumar puede tener efectos devastadores en la capacidad del cuerpo para protegerse de infecciones respiratorias repetidas y graves, como bronquitis y neumonía.

Los cilios son proyectos microscópicos similares a pelos en células que recubren los sistemas respiratorio, reproductivo y digestivo. Los cilios en el sistema respiratorio recorren la mayoría de sus vías respiratorias donde tienen el trabajo de capturar y eliminar el polvo, los gérmenes y otras partículas extrañas antes de que puedan enfermarte. Los cilios secretan moco que atrapa las partículas, y se mueven en un continuo movimiento ondulatorio que barre el moco y las partículas hacia arriba hacia la garganta, donde pueden ser expulsadas del cuerpo. Cuando estás enfermo y tose flema, eso es lo que estás haciendo.

Fumar evita que los cilios realicen estas importantes funciones. Los químicos en el humo del tabaco paralizan los cilios por lo que no pueden barrer el moco de las vías respiratorias y también inhiben que los cilios produzcan moco. Afortunadamente, estos efectos comienzan a desaparecer poco después de la última exposición al humo del tabaco. Si dejas de fumar, tus cilios volverán a la normalidad. Incluso si el tabaquismo prolongado ha destruido los cilios, volverán a crecer y volverán a funcionar en cuestión de meses después de dejar de fumar.

Revisar

1. ¿Cuáles son las funciones generales de la membrana plasmática?
2. Describir la bicapa fosfolipídica de la membrana plasmática.
3. Identificar otras moléculas en la membrana plasmática y establecer sus funciones.
4. ¿Por qué algunas células tienen extensiones de membrana plasmática como flagelos y cilios?
5. Explicar por qué las moléculas hidrófilas no pueden pasar fácilmente a través de la membrana celular ¿Qué tipo de molécula en la membrana celular podría ayudar a que las moléculas hidrófilas pasen a través de ella?
6. ¿Qué parte de una molécula de fosfolípido en la membrana plasmática está hecha de cadenas de ácidos grasos? ¿Esta parte es hidrófoba o hidrofílica?
7. Las dos capas de fosfolípidos en la membrana plasmática se denominan fosfolípidos ____________.
8. Verdadero o Falso. Los flagelos de las células pulmonares barren partículas extrañas y moco hacia la boca y la nariz.
9. Verdadero o Falso. Pequeñas moléculas hidrófobas pueden pasar fácilmente a través de la membrana plasmática.
10. Verdadero o Falso. El lado de la membrana celular que mira hacia el citoplasma es hidrofílico.
11. Las hormonas esteroides pueden pasar directamente a través de las membranas celulares. ¿Por qué crees que este es el caso?
12. Algunos antibióticos funcionan haciendo agujeros en la membrana plasmática de las células bacterianas. ¿Cómo crees que esto mata a las células?
13. ¿Cómo se llaman las extensiones largas, parecidas a látigo, de la membrana plasmática que ayudan a que algunos organismos unicelulares se muevan?

Explora más

https://bio.libretexts.org/link?16742#Explore_More

Mire el video a continuación para conocer la historia del descubrimiento de la estructura de las membranas celulares.

Atribuciones

1. Modelo celular animal de Kevin Song, dedicado CC0 vía Wikimedia Commons
2. Bicapa fosfolípida de LadyOFHATS, CC BY-NC 3.0 para Fundación CK-12
3. Membrana plasmática de CNX OpenStax, con licencia CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
4. Giardia por CDC/ Dr. Stan Erlandsen, dominio público vía Wikimedia Commons
   1. Células bronquiales de Charles Daghlian, liberadas al dominio público a través de Wikimedia Commons
5. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0