lípidos de membrana
la membrana celular es una estructura dinámica compuesta por lípidos, proteínas y carbohidratos. Protege la célula evitando que los materiales se escapen, controla lo que puede entrar o salir a través de la membrana, proporciona un sitio de unión para las hormonas y otros productos químicos, y sirve como una tarjeta de identificación para que el sistema inmunológico distinga entre las células «auto» y «no auto»., Primero Investigaremos la anatomía de la membrana celular y luego continuaremos estudiando la fisiología del transporte de membrana.
la bicapa fosfolípida es el tejido principal de la membrana. La estructura de la bicapa hace que la membrana sea semipermeable. Recuerde que las moléculas de fosfolípidos son anfifílicas, lo que significa que contienen una región no polar y polar. Los fosfolípidos tienen una cabeza polar (contiene un grupo fosfato cargado) con dos colas de ácidos grasos hidrofóbicos no polares., Las colas de los fosfolípidos se enfrentan en el núcleo de la membrana, mientras que cada cabeza polar se encuentra en el exterior y el interior de la célula. Tener las cabezas polares orientadas hacia los lados externos e internos de la membrana atrae a otras moléculas polares a la membrana celular. El núcleo hidrofóbico bloquea la difusión de iones hidrofílicos y moléculas polares. Pequeñas moléculas hidrofóbicas y gases, que pueden disolverse en el núcleo de la membrana, lo cruzan con facilidad.
otras moléculas requieren proteínas para transportarlas a través de la membrana., Las proteínas determinan la mayoría de las funciones específicas de la membrana. La membrana plasmática y las membranas de los diversos orgánulos tienen cada una colecciones únicas de proteínas. Por ejemplo, hasta la fecha se han encontrado más de 50 tipos de proteínas en la membrana plasmática de los glóbulos rojos.
importancia de la estructura de la membrana Fosfolípida
¿Qué es importante acerca de la estructura de una membrana fosfolípida? Primero, es fluido. Esto permite que las células cambien de forma, permitiendo el crecimiento y el movimiento., La fluidez de la membrana está regulada por los tipos de fosfolípidos y la presencia de colesterol. En segundo lugar, la membrana fosfolípida es selectivamente permeable.
la capacidad de una molécula para pasar a través de la membrana depende de su polaridad y hasta cierto punto de su tamaño. Muchas moléculas no polares como oxígeno, dióxido de carbono e hidrocarburos pequeños pueden fluir fácilmente a través de las membranas celulares. Esta característica de las membranas es muy importante porque la hemoglobina, la proteína que transporta oxígeno en nuestra sangre, está contenida dentro de los glóbulos rojos., El oxígeno debe poder cruzar libremente la membrana para que la hemoglobina pueda cargarse completamente de oxígeno en nuestros pulmones y entregarlo de manera efectiva a nuestros tejidos. La mayoría de las sustancias polares son detenidas por una membrana celular, excepto quizás por pequeños compuestos polares como el alcohol de carbono, el metanol. La glucosa es demasiado grande para pasar a través de la membrana sin ayuda y una proteína transportadora especial la transporta a través de ella. Un tipo de diabetes es causada por la mala regulación del transportador de glucosa. Esto disminuye la capacidad de la glucosa para entrar en la célula y da lugar a niveles altos de glucosa en sangre., Los iones cargados, como los iones de sodio (Na+) o potasio (K+) rara vez pasan a través de una membrana, por lo que también necesitan moléculas transportadoras especiales para pasar a través de la membrana. La incapacidad de Na+ y K + para pasar a través de la membrana permite a la célula regular las concentraciones de estos iones en el interior o el exterior de la célula. La conducción de señales eléctricas en las neuronas se basa en la capacidad de las células para controlar los niveles de Na+ y K+.
las membranas selectivamente permeables permiten a las células mantener la química del citoplasma diferente de la del entorno externo., También les permite mantener condiciones químicamente únicas dentro de sus orgánulos.
fluidez de las membranas celulares
la membrana celular no es una estructura estática. Es una estructura dinámica que permite el movimiento de fosfolípidos y proteínas. La fluidez es un término utilizado para describir la facilidad de movimiento de las moléculas en la membrana y es una característica importante para la función celular. La fluidez depende de la temperatura (el aumento de las temperaturas es más fluido y la disminución de las temperaturas lo hacen más sólido), ácidos grasos saturados y ácidos grasos insaturados., Los ácidos grasos saturados hacen que la membrana sea menos fluida, mientras que los ácidos grasos insaturados la hacen más fluida. La proporción correcta de ácidos grasos saturados a insaturados mantiene el fluido de la membrana a cualquier temperatura propicia para la vida. Por ejemplo, el trigo de invierno responde a la disminución de las temperaturas aumentando la cantidad de ácidos grasos insaturados en las membranas celulares para evitar que la membrana celular se vuelva demasiado sólida en el frío. En las células animales, el colesterol ayuda a prevenir el empaque de las colas de ácidos grasos y, por lo tanto, reduce la necesidad de ácidos grasos insaturados., Esto ayuda a mantener la naturaleza fluida de la membrana celular sin que se vuelva demasiado líquida a la temperatura corporal.
proteínas de membrana
las membranas también contienen proteínas, que llevan a cabo muchas de las funciones de la membrana. Algunas funciones de las proteínas de membrana son:
- transporte. Debido a que la membrana plasmática es solo semipermeable, la célula necesita una forma de transportar materiales más grandes Dentro y fuera de la célula.
- Comunicación. Debido a que la membrana plasmática es el borde de la célula, aquí es donde la célula se comunica con su entorno., Las proteínas de membrana son capaces de recibir señales desde fuera de la célula y comienzan una cadena de eventos que hacen que la célula responda a estas señales.
- metabolismo. Las proteínas de membrana pueden ser enzimas que están involucradas en las reacciones químicas del metabolismo. Estos son los procesos que permiten a la célula crecer, obtener energía y eliminar desechos.
- adhesión. Las proteínas de membrana ayudan a las células a unirse entre sí y formar tejidos. Un ejemplo de esto son las células de la piel, que deben formar una superficie apretada si la piel quiere mantener la integridad adecuada., Las proteínas de membrana también se unen a moléculas dentro y fuera de la célula que ayudan a la célula a mantener su estructura.
Las proteínas de membrana se clasifican en dos categorías principales: proteínas integrales y proteínas periféricas. Las proteínas integrales de membrana son aquellas proteínas que están incrustadas en la bicapa lipídica y generalmente se caracterizan por su solubilidad en disolventes hidrofóbicos no polares. Las proteínas transmembrana son ejemplos de proteínas integrales con regiones hidrofóbicas que abarcan completamente el interior hidrofóbico de la membrana., Las partes de la proteína expuestas al interior y exterior de la célula son hidrofílicas. Las proteínas integrales pueden servir como poros que permiten selectivamente iones o nutrientes y desechos dentro o fuera de la célula. También pueden transmitir señales a través de la membrana.
a diferencia de las proteínas integrales que abarcan la membrana, las proteínas periféricas residen en un solo lado de la membrana y a menudo se unen a las proteínas integrales. Algunas proteínas periféricas sirven como puntos de anclaje para el citoesqueleto o fibras extracelulares. Las proteínas son mucho más grandes que los lípidos y se mueven más lentamente., Algunos se mueven de una manera aparentemente dirigida, mientras que otros se desplazan. Algunos son glicoproteínas que tienen un grupo de carbohidratos unido a la proteína. Estos están en el exterior de la membrana y son importantes para el reconocimiento celular, funcionan como una tarjeta de identificación celular.
hidratos de carbono de membrana
la superficie extracelular de la membrana celular está decorada con grupos de hidratos de carbono unidos a lípidos y proteínas. Los carbohidratos se agregan a los lípidos y proteínas por un proceso llamado glicosilación, y se llaman glicolípidos o glicoproteínas., Estos carbohidratos cortos, u oligosacáridos, son generalmente cadenas de 15 o menos moléculas de azúcar. Los oligosacáridos dan una identidad celular (es decir, distinguen el » yo » del «no yo») y son el factor distintivo en los tipos de sangre humana y el rechazo de trasplantes.
las membranas son asimétricas
como se discutió anteriormente y se ve en la imagen, la membrana celular es asimétrica. La cara extracelular de la membrana está en contacto con la matriz extracelular. El lado extracelular de la membrana contiene oligosacáridos que distinguen a la célula como «yo».,»También contiene el final de las proteínas integrales que interactúan con las señales de otras células y detectan el entorno extracelular. La membrana interna está en contacto con el contenido de la célula. Este lado de la membrana se ancla al citoesqueleto y contiene el extremo de las proteínas integrales que transmiten las señales recibidas en el lado externo.
resumen: membranas como mosaicos de estructura y función
la membrana biológica es un collage de muchas proteínas diferentes incrustadas en la matriz fluida de la bicapa lipídica., La bicapa lipídica es el tejido principal de la membrana, y su estructura crea una membrana semipermeable. El núcleo hidrofóbico impide la difusión de estructuras hidrofílicas como iones y moléculas polares, pero permite que las moléculas hidrofóbicas, que pueden disolverse en la membrana, lo crucen con facilidad.