3.2: Membranas celulares

Una característica universal de todas las células es una membrana limitante externa llamada membrana plasmática. Además, todas las células eucariotas contienen elaborados sistemas de membranas internas que establecen varios compartimentos encerrados en la membrana dentro de la célula. Las membranas celulares se construyen a partir de lípidos y proteínas.

La Membrana Plasma

La membrana plasmática sirve como interfaz entre la maquinaria en el interior de la célula y el fluido extracelular (ECF) que baña todas las células. Los lípidos en la membrana plasmática son principalmente fosfolípidos como la fosfatidiletanolamina. Los fosfolípidos son anfifílicos con la cola hidrocarbonada de la molécula siendo hidrófoba; su cabeza polar es hidrófila. Como la membrana plasmática se enfrenta a soluciones acuosas en ambos lados, sus fosfolípidos se acomodan a esto formando una bicapa de fosfolípidos con las colas hidrófobas enfrentadas entre sí. Cantidades sustanciales de colesterol están metidas dentro de las colas de hidrocarburos (no se muestran).

Figura 3.2.1: Un diagrama detallado de la membrana celular

Proteínas integrales de membrana

Muchas de las proteínas asociadas con la membrana plasmática están fuertemente unidas a ella. Algunos están adheridos a lípidos en la bicapa. En otras —las proteínas transmembrana — la cadena polipeptídica atraviesa realmente la bicapa lipídica (Figura 3.2.2). La figura muestra una proteína transmembrana que pasa solo una vez a través de la bicapa y otra que la atraviesa 7 veces. Todos los receptores acoplados a proteínas G (por ejemplo, receptores de hormonas peptídicas y olores) abarcan la membrana plasmática 7 veces.

Figura 3.2.2: Representación esquemática de proteínas transmembrana: 1. una única hélice α-hélice transmembrana (proteína de membrana bitópica) 2. una proteína α-helicoidal transmembrana politópica 3. una proteína β-lámina transmembrana politópica

En todos estos casos, la porción dentro de la bicapa lipídica consiste principalmente en aminoácidos hidrófobos. Estos suelen estar dispuestos en una hélice alfa de modo que los grupos polares -C=O y -NH en los enlaces peptídicos pueden interactuar entre sí en lugar de con sus alrededores hidrófobos. Aquellas porciones del polipéptido que sobresalen de la bicapa tienden a tener un alto porcentaje de aminoácidos hidrófilos. Además, las que se proyectan en el entorno acuoso de la célula suelen ser glicoproteínas, con muchos residuos de azúcar hidrófilos unidos a la parte del polipéptido expuesta en la superficie de la célula. Algunas proteínas transmembrana que abarcan la bicapa varias veces forman un canal hidrofílico a través del cual ciertos iones y moléculas pueden entrar (o salir) de la célula.

Proteínas de membrana periférica

Estos se asocian de manera más floja con la membrana. Por lo general, se unen de forma no covalente a las porciones sobresalientes de las proteínas integrales de membrana (Figura 3.2.3). Las proteínas de membrana a menudo están restringidas en sus movimientos. Una bicapa lipídica es realmente una película de aceite. Así podríamos esperar que las estructuras inmersas en él serían relativamente libres para flotar alrededor. Para algunas proteínas de membrana, este es el caso. Para otros, sin embargo, su movilidad es limitada:

• Algunas de las proteínas expuestas en la cara interior de la membrana plasmática están atadas a elementos citoesqueléticos como microfilamentos de actina.
• Algunas proteínas son la cara exterior de la membrana plasmática están ancladas a componentes de la matriz extracelular como el colágeno.
• Las proteínas integrales de membrana no pueden pasar a través de las uniones estrechas que se encuentran entre algunos tipos de células (por ejemplo, células epiteliales).

Figura 3.2.3: Representación esquemática de proteínas de membrana periférica