1.3: Membrana celular

Inmediatamente dentro de la pared celular hay una membrana celular que rodea el contenido de la célula. Se compone de una bicapa fosfolipídica con proteínas. La superficie externa de la capa de fosfolípidos es atraída por el agua (hidrófila) mientras que la cola de la molécula de fosfolípido es repelida por el agua (hidrófoba). Las proteínas pueden estar incrustadas en la membrana o simplemente unidas a la superficie. Algunas de las moléculas de proteína incrustadas pasan a través de la membrana y son importantes para el transporte de sustancias a través de la membrana.

Figura 1.6. La membrana celular de una célula vegetal. (Por LadyOFHats Mariana Ruiz — Obra propia. Dominio Público.)

Funcionamiento de la membrana celular

La membrana celular es importante para compartimentar diferentes partes de la célula para permitir que se produzca el funcionamiento metabólico y controlar sustancias en la célula. Permite controlar las sustancias que ingresan a la celda y permite que la celda compartimente los desechos en la vacuola. Las gotas de aceite, las vesículas del aparato de golgi y las vacuolas solo tienen una sola membrana bilipida alrededor de ellas. El núcleo, los cloroplastos y las mitocondrias tienen una doble membrana bilipida alrededor de ellos.

Difusión

La difusión es el proceso de movimiento aleatorio de las moléculas hacia un estado de equilibrio; el movimiento neto es siempre desde la dirección de mayor concentración a menor concentración y en soluciones complejas, cada sustancia se mueve independientemente de la otra. Las sustancias tienden a difundirse hasta que se distribuyen uniformemente.

Las moléculas pequeñas y no polares pueden pasar a través de la bicapa lipídica de una membrana difundiéndose a través de ella.

Figura 1.7. Diagrama que muestra la difusión de una pequeña molécula no polar a través de una membrana. La difusión da como resultado que la sustancia esté a la misma concentración en ambos lados de la membrana. (Por LadyOFHats Mariana Ruiz — Obra propia. Dominio Público.)

Difusión facilitada

La difusión facilitada también implica el movimiento de la molécula por un gradiente de concentración hasta que la concentración de moléculas sea igual en ambos lados de la membrana. Sin embargo, en este caso las moléculas de soluto no se mueven a través de la membrana por sí mismas. Se combinan con una molécula portadora en la membrana que permite que la molécula de soluto pase a través de la membrana. No se utiliza energía y pasan a través de la proteína portadora hasta que la concentración es la misma en ambos lados de la membrana.

Figura 1.8. Diagrama que muestra una molécula que pasa a través de una membrana pasivamente usando canales proteicos o proteínas transportadoras. Esto ocurre hasta que la sustancia está a la misma concentración en ambos lados de la membrana. (Por LadyOFHats Mariana Ruiz — Obra propia. Dominio Público.)

Transporte activo

El transporte activo es diferente de los demás procesos de transporte anteriores en que implica el transporte de un soluto contra un gradiente de concentración (es decir, de un área de baja concentración a una de mayor concentración). Este proceso se basa en moléculas portadoras pero también requiere energía ya que obliga a las moléculas a moverse contra el gradiente de concentración. La energía proviene de la molécula de almacenamiento de energía ATP y se genera a través de la respiración celular.

Figura 1.9. Iones de sodio que pasan a través de una membrana por transporte activo a través de una proteína usando energía suministrada por ATP. Esto se utiliza para concentrar la sustancia a un lado de la membrana. (Por LadyOFHats Mariana Ruiz — Obra propia. Dominio Público.)

El transporte activo también puede ser indirecto. En la siguiente figura los iones sodio se han concentrado por encima de la membrana. Los iones sodio buscan equilibrar la concentración a cada lado de la membrana pero para que los iones de sodio viajen a través de la membrana, el portador proteico requiere que un aminoácido esté unido y bombeado en la dirección opuesta. Por lo tanto, la concentración activa de los iones sodio resulta en el transporte de los aminoácidos indirectamente a medida que los iones de sodio se mueven hacia abajo en el gradiente de concentración.

Figura 1.10. Transporte activo indirecto debido a un transporte activo logrando una alta concentración de sodio. (Por LadyOFHats Mariana Ruiz — Obra propia. Dominio Público.)

Figura 1.11. Las estructuras de membrana en las plantas pueden ser muy complejas, como en esta imagen de Microscopio Electrónico de Transmisión (TEM) de un cloroplasto (arriba). El detalle expandido (abajo a la izquierda) muestra las pilas de membranas en forma de panqueque que se muestran en sección transversal, como se describe (abajo a la derecha). (Imágenes TEM Bela Hausmann CC2.0; Diagrama de membranas Sean Bellairs (CC: atributo, compartir igual).)