Membrana Celular: Estructura, Funciones y Mecanismos de Transporte

Funciones de la Membrana Celular

  • Protección
  • Permeabilidad selectiva
  • Contención del material citoplasmático
  • Presencia de receptores de membrana para permitir el paso de ciertas sustancias
  • Conducción del impulso nervioso (neurona, músculo)
  • Sinapsis
  • Polarización entre el exterior y el interior de la célula
  • Movimiento celular (cilias y flagelos)
  • Adherencias entre células

Estructura de la Membrana Celular

Es una estructura extremadamente delgada que separa el medio intracelular del exterior. Consiste principalmente de fosfolípidos (elemento más abundante) y proteínas.

Las moléculas de fosfolípidos se disponen en dos líneas paralelas, formando una bicapa de fosfolípidos. Una molécula de fosfolípido consiste en una cabeza de glicerol y dos colas de ácidos grasos.

  • Las cabezas son hidrofílicas, es decir, atraídas hacia el agua.
  • Las colas son hidrofóbicas, es decir, no atraídas hacia el agua.

En presencia de agua, los fosfolípidos se orientan en la bicapa de tal manera que las cabezas se colocan hacia afuera, hacia el exterior, y las colas se enfrentan en el centro de la bicapa.

La bicapa es dinámica, ya que estas se pueden mover hacia los lados, sería la teoría del mosaico fluido, fluido porque está en continuo movimiento y mosaico porque las cabezas de los fosfolípidos vistas desde el exterior se parecen a un piso de mosaico.

Proteínas de la Membrana Celular

  • Integrales: son de gran tamaño, atraviesan la membrana celular (algunas hasta 20 veces), sirven de puente para el pasaje de sustancias (glucosa) entre el exterior y el interior. Si se pierden, muere la célula. Algunas son tubulares.
  • Periféricas: son de menor tamaño, están ancladas apenas en la membrana celular y se pierden, no sucede nada.

Mecanismos de Transporte de Sustancias a Través de la Membrana Celular

  • Difusión Simple (CO2-O2): es el pasaje de sustancias (CO2-O2) desde una zona de mayor concentración a otra zona de menor concentración a favor del gradiente de concentración. En este proceso no hay gasto de energía y las moléculas se difunden a través de la membrana. Es el mecanismo de la respiración celular. Se da en todas las células.
  • Ósmosis: es el pasaje de H2O desde una zona de mayor concentración a otra zona de menor concentración, a favor del gradiente de concentración. No hay gasto de energía y las moléculas se difunden a través de la membrana.
  • Presión osmótica (agua): también es el pasaje del agua a través de la membrana celular, pero esta vez es con presencia de sales a un lado de la membrana. El agua, por naturaleza, tiende a disolver las sales ejerciendo una presión sobre la membrana, a dicha presión se le llama presión osmótica. El agua va a pasar hasta que se igualen la presión de ambos lados.
  • Difusión facilitada (glucosa): es el pasaje de la glucosa al interior de las células. Este proceso es facilitado por una proteína canal que hace pasar la molécula de glucosa a través de la membrana. Necesita de insulina para que la proteína se abra formando un canal.
  • Exocitosis: es la salida de sustancias hacia el exterior de las células. Este proceso se hace mediante la formación de vesículas o vacuolas, las cuales capturan el material que va a salir y luego se fusionan con la membrana externa, dejando salir dicha sustancia.
  • Endocitosis: es la entrada de sustancia hacia el interior de la célula. La fagocitosis es un ejemplo claro de este proceso, donde las sustancias son envueltas y rodeadas por la membrana celular, luego ingresan a la célula y luego se destruye la sustancia.

Bomba de Sodio y Potasio

Esta bomba la tienen todas las células del cuerpo, son muy necesarias en las neuronas para conducir el impulso nervioso y realizar la sinapsis. Es un proceso en el cual se gasta energía y a la vez polariza la membrana.

Presenta un bombeo desparejo, es decir, 3 iones para un lado y 2 para otro.

Impulso Nervioso o Potencial de Acción

El impulso nervioso es la forma más rápida del cuerpo para controlar y mantener el equilibrio.

La membrana de una neurona que no conduce, es decir, cuando está en reposo, es positiva por fuera y negativa por dentro (relacionada con la permeabilidad hacia los iones de Na y K), así la membrana está polarizada.

Cuando un estímulo hace que el interior de la membrana se haga positivo y el exterior negativo, se dice que la membrana tiene un impulso nervioso o potencial de acción, el cual viaja de un punto a otro a lo largo de la membrana.

La capacidad de una neurona de responder a un estímulo y convertirlo en un impulso nervioso se le llama excitabilidad. El restablecimiento del potencial de membrana de reposo se denomina repolarización. El período mediante el cual la membrana se recupera y no puede generar otro impulso nervioso, se le llama período refractario.

Según el principio del todo o nada, si un estímulo es lo suficientemente fuerte como para iniciar un potencial de acción, este impulso nervioso viaja con fuerza constante y máxima.

Otra Definición de Impulso Nervioso

Un impulso nervioso es una onda de despolarización que se propaga a lo largo de la superficie externa de la membrana de una neurona. Solo las neuronas y las células musculares generan potencial de acción. En el momento en que el impulso ha viajado de un punto al otro, el punto previo se repolariza y restablece su potencial de reposo.

Sinapsis

Es una aproximación entre dos neuronas, en la cual se pasa un impulso nervioso de una neurona a la otra. Las neuronas no se tocan, el impulso puede seguir debido a que se liberan neurotransmisores, que son captados por la otra neurona y el impulso sigue. Participan una neurona llamada presináptica y otra postsináptica y un espacio denominado espacio sináptico o hendidura sináptica.

Las terminales axónicas de las neuronas son una estructura abultada denominada bulbo terminal, este bulbo puede hacer sinapsis con las dendritas, con el cuerpo celular o los axones de una neurona postsináptica. Además, los bulbos sinápticos de una sola neurona pueden hacer sinapsis con varias neuronas postsinápticas.

Para hacer sinapsis, la neurona presináptica secreta una sustancia llamada neurotransmisor, que actúa sobre los transmisores de la siguiente neurona.

Cuando un impulso nervioso llega al bulbo terminal de una neurona presináptica, atrae a las vesículas sinápticas hacia la membrana celular y ayuda a liberar los neurotransmisores hacia la cadena sináptica. Una vez captados los neurotransmisores por la neurona postsináptica, genera rápidamente una despolarización a un impulso nervioso que sigue por la neurona postsináptica.