MEMBRANA CELULARTambin llamada membrana plasmtica, citoplasmtica o fundamental, es la estructura que limita y protege a las clulas aislndolas del medio externo, otra de sus funciones es actuar como una barrea de permeabilidad selectiva y sensitiva entre el interior y el exterior de la clula. La membrana celular es el instrumento fundamental en el proceso de comunicacin intercelular. Es la asociacin supramolecular donde se integran principalmente protenas y lpidos formando una bicapa lipdica delgada y elstica que al mantenerse estable envuelve a la sustancia intracelular. La membrana permite el flujo constante de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. Estructura: Est formada por una delgada pelcula, que se observa claramente con el microscopio electrnico. Todas las membranas, independientemente de su origen, estn constituidas por lpidos y protenas. La mayor parte de ellas tambin poseen carbohidratos unidos a las protenas y a los lpidos. Las proporciones en que estn presentes de estos tres componentes en los diversos tipos de membranas varan enormemente. Los carbohidratos en general representan menos del 10% del total de la masa de la membrana.Las protenas que constituyen a las membranas sirven de receptores que intervienen en procesos de reconocimiento y adhesin celular, otras actan como transportadores hacia el interior o el exterior de la clula, otras son enzimas que catalizan reacciones asociadas con la membrana y, finalmente, otras son protenas estructurales que, junto con los receptores, conectan la membrana plasmtica con el citoesqueleto, con otra clula adyacente o con la matriz extracelular. Las protenas de la membrana se clasifican de la siguiente manera: Protenas Integrales (Intrnsicas): Estn asociadas con lpidos, son insolubles enagua (hidrofbicas). Constituyen el 70 % de las protenas de la membrana plasmtica, algunas de estas molculas protenicas atraviesan completamente la doble capa lipdica, sobresaliendo en ambas superficies de la membrana, siendo denominadas protenas transmembranosas.

Protenas perifricas (extrnsecas): Son solubles en agua (hidrofilias) no penetran en la zona hidrofbica de la bicapa lipdica. (no son transmembranosas). La distribucin de las protenas en las membranas es asimtrica lo cual provoca que las superficies presenten caractersticas diferentes.

Los lpidos constituyen la estructura o matriz de la membrana y estn representados bsicamente por los fosfolpidos, compuestos de una cabeza hidroflica constituida por grupos fosfato, y una cola hidrofbica formada por cadenas de carbonos de naturaleza lipdica. E estas molculas de lpidos estn dispuestas en dos capas en la membrana celular, cada una de las dos capas se forman por la acomodacin de cabezas y colas.Los carbohidratos presentes en la membrana se encuentran unidos covalentemente a protenas (glucoprotenas) o a lpidos (glucolpidos). Estn situado exclusivamente en la superficie externa de la membrana y son oligosacridos y, en algunas membranas, polisacridos.

PROPIEDADES GENERALES :

La membrana es fluida, pues las protenas se hallan hidratadas y pueden movilizarse lateralmente. La fluidez est determinada por la presencia de los cidos grasos insaturados y los esteroides. Los cidos grasos insaturados aumentan la fluidez.

La cara externa presenta glcidos asociados a lpidos y protenas (glucolpidos y glucoproteinas), a diferencia de la cara interna que carece de glcidos. La disposicin la de las proienas es diferente hacia ambas caras; por eso se afirma que la membrana es asimtrica, y adquiere por tanto la configuracin de un mosaico.

La membrana es semipermeable, es decir, presenta permeabilidad selectiva. Controla el ingreso y salida de las molculas. La permeabilidad de las membranas es la facilidad de las molculas para atravesarla. Esto depende principalmente de la carga elctrica y, en menor medida, de la masa molar de la molcula. Molculas pequeas o con carga elctrica neutra pasan la membrana ms fcilmente que elementos cargados elctricamente y molculas grandes. Adems, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas molculas y restringe la de otras.

FUNCIONES DE LA MEMBRANA:Las membranas celulares cumplen funciones de compartamentalizacin y transporte, participan adicionalmente en la recepcin de molculas y la trasmisin de estmulos. Tambin, existen membranas que realizan procesos metablicos.

A. Compartamentalizacin:

Delimita el medio intracelular del medio extracelular. El sistema de membranas est formado por todas las membranas que presentan una clula como la membrana celular, todo el sistema de endomembranas (retculo endoplasmatico, aparato de Golgi y carioteca) y algunas organelas.

B. Transporte:

Permite el intercambio de materiales con su medio externo. Este proceso es favorecido por la permeabilidad de la membrana para el paso de sustancias determinadas; a esta propiedad se le denomina permeabilidad selectiva.C. Receptora y transmisoraLa membrana se relaciona con la captacin de hormonas mediante compuestos llamados receptores de membrana. En las membranas de algunas clulas animales se da la recepcin de neurotransmisores y es a partir de la recepcin de ciertos compuestos qumicos que se forman molculas, tales como el AMPc (adenosn monofosfato cclico) las cuales llevan mencionada informacin hacia el ncleo celular.

TRANSPORTE A TRAVS DE LA MEMBRANALos seres vivos y las clulas que los integran son sistemas dinmicos abiertos; por lo tanto, estn sujetos al flujo bidireccional de molculas que se movilizan en funcin a las necesidades y requerimientos materiales de las funciones vitales y las caractersticas del entorno celular. La clula debe adquirir del exterior molculas para efectuar sus procesos vitales, y al mismo tiempo excretar el material txico y liberar productos de secrecin. Por tanto, las membranas biolgicas deben ser selectivamente permeables. Y requerimientos materiales de las funciones vitales y las caractersticas del entorno celular. Todas las clulas necesitan sustancias nutritivas diversas y elaboran una gran cantidad de productos queson intercambiados de modo selectivo, segn las leyes naturales de la fsica y qumica. La membrana celular separa el medio intracelular del medio extracelular, y es responsable directo del intercambio de molculas entre ambos medios.Existe una gran cantidad de mecanismos de intercambio, todos ellos los realiza la membrana celular o plasmalema. Su naturaleza bioqumica y organizacin molecular conere a la membrana la propiedad de ser selectivamente permeable, permitiendo el flujo regulado de sustancias; esto hace posible mantener las condiciones internas y externas. El transporte a travs de la membrana es el movimiento de molculas a travs de la membrana citoplasmtica, del medio extracelular al intracelular y viceversa. Este transporte es importante ya que permite mantener la homeostasis, es decir, el equilibrio dinmico En los organismos pluricelulares como el hombre, el ingreso de sustancias nutritivas a la clula esl vital, porque provee de lo siguiente: Molculas, tales como el aminocidos que van a formar protenas, que son componentes estructurales de la celula. Molculas energticas como los glcidos y lpidos. Sustancias reguladoras como los iones, vitaminas y algunas hormonas. La salida de sustancias de desecho, o molculas en exceso, evita la alteracin de las reacciones celulares. MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVS DE MEMBRANA: El transporte celular puede ser pasivo o activo. El primero se presenta cuando las sustancias atraviesan la membrana sin requerir para ello de un gasto adicional de energa pues su propia naturaleza y energa cintica les permiten el trnsito, tal es el caso de algunos iones, tomos y molculas pequeas. El transporte activo es el movimiento de materiales a travs de la membrana con un gasto energtico adicional.

1. TRANSPORTE PASIVO :Es la forma ms sencilla de intercambio porque ocurre sin necesidad de consumo energtico (ATP) por parte de la clula. Se basa en el fenmeno denominado difusin.La difusin es el movimiento de molculas a favor de una gradiente, se entiende como gradiente a la diferencia cuantitativa de mayor a menor respecto de un parmetro como la concentracin, o la carga elctrica. As, en la difusin, las molculas se mueven de mayor a menor concentracin.La base Fisicoqumica de la difusin es la cintica molecular que poseen las sustancias y que orienta su movimiento e interaccin en el espacio; como es conocido, el movimiento molecular es distinto segn el estado fsico de las sustancias: las molculas en los gases cuentan con mayor libertad y velocidad que en los lquidos y slidos.Muchas sustancias biolgicamente poseen una carga elctrica que interviene en las interacciones y la posibilidad de movimiento a travs de la membrana, cuyas molculas tambin estn cargadas elctricamente. Sobre la solubilidad, las molculas transportadas con mayor facilidad son las molculas liposolubles; para ello, atraviesan la bicapa fosfolpida, con mayor rapidez. El agua tambin se moviliza muy rpido a travs de las membranas celulares debido a su pequeo tamao.En el transporte pasivo se diferencian dos formas: difusin simple y facilitada.

A. Difusin SimpleSe denomina as cuando no se requiere de molculas especializadas para el transporte. La intensidad de la difusin depender de la cantidad de sustancias disponibles, la velocidad del movimiento cintico y el nmero de aberturas (poros) de la membrana celular. Puede realizarse por la bicapa lipdica y por conductos proteicos.1) Por la bicapa lipdica: se transportan principalmente sustancias liposolubles: cidos grasos, vitaminas, hormonas esteroideas, medicamentos y sustancias apolares como el oxgeno (O2) y el nitrgeno atmosfrico (N2); algunas molculas polares muy pequeas como el agua, el dixido de carbono, el etanol y la glicerina. Aunque el agua es muy insoluble en lquidos, de la membrana penetra a travs de la membrana lipdica por los espacios temporales dejados debido al movimiento lateral de los fosfolpidos. La rapidez con la que las molculas de agua pueden entrar es asombroso. As, la cantidad total de agua que se difunde a travs de la membrana del eritrocito durante cada segundo es casi cien veces el volumen de esta clula.La velocidad de difusin de las molculas a travs de la bicapa lipdica esta en funcin de su tamao. Por ejemplo, la urea de mayor dimetro que el agua tiene una velocidad de penetracin de mil veces menor el agua.

2) Por conductos por conductos protenicos (canales proteicos): Aunque el agua y otras molculas no cargadas muy pequeas se difunden con facilidad a travs de la bicapa lipdica, los iones , incluso los muy pequeos (H+,Na+,Ca+,K+ y otros), penetran por la bicapa lipdica con una rapidez de cerca de un milln de veces menor que el agua; por lo tanto cualquier transporte importante de estos iones a travs de la membrana celular debe producirse a travs de conductos proteicos (protenas de canal).As, tenemos los conductos del Na+ y conductos del K+.

Las protenas de canal o protenas conductoras poseen un orifico o canal interno cuya apertura o cierre es regulada por sustancias como neurotransmisores y hormonas, que se unen a una regin receptora para generar una transformacin estructural.

a) Dilisis: Es la difusin simple de solutos, regulado por la concentracin de las sustancias a ambos lados de la membrana y en el caso de los iones, depende de sus cargas elctricas y de las de los componentes citoplasmticos.Para la dilisis de cada ion, existe un canal proteico especfico. As existe un canal de sodio (Na+) y un canal de (K+) que participan en la conduccin de impulsos nerviosos, canal de calcio (Ca+2) para la contraccin muscular y canal de cloro (CI-) para controlar la transmisin nerviosa.

b) smosis: Es la difusin de agua a travs de una membrana semipermeable (como la membrana celular). Dicho movimiento es regulado por la concentracin de solutos, as el agua se desplaza hacia las zonas donde la concentracin relativa de solutos es mayor.La tendencia de todos los seres vivos hacia la homeostasis, la menor velocidad de difusin de los solutos hidrosolubles y las diferencias de concentracin a ambos lados de la membrana determinan que la difusin del agua ocurra con mayor intensidad que los solutos.La presin del flujo de agua o en el movimiento potencial que se generen por los solutos recibe el nombre de presin osmtica, cuando los solutos son pequeos, y presin onctica, cuando la presin es consecuencia de la participacin de macromolculas.Las soluciones de baja concentracin presentan una presin osmtica pequea que se incrementa conforme aumenta la concentracin de los solutos. Se ha establecido una categorizacin de las soluciones extracelulares sobre la concentracin existente en la clula. Solucin Hipotnica: contiene una menor concentracin de solutos que en el interior de la clula lo que provoca el ingreso de agua a la clula. Experimentalmente, en las clulas animales causa lisis celular y en las clulas vegetales aumenta la presin de turgencia.

Solucin Isotnica: contiene la misma concentracin de solutos que en el interior de las clulas. Por ejemplo, el suero fisiolgico, que contiene 0,9 de solutos por cada 100mL de solucin. En una solucin isotnica existe equilibrio entre el ingreso y salida de agua, mantenindose el volumen celular.

Solucin hipertnica: contiene una mayor concentracin de solutos que el interior de la clula y provoca la salida de agua de sta. Experimentalmente en las clulas animales causa crenacin y en las clulas vegetales dicha reduccin de volumen citoplsmico ocasiona plasmlisis.

B. Difusin Facilitada

Se lleva a cabo con participacin de protenas especializadas denominadas trasportadoras o carriers, que forman parte de la membrana. Las protenas transportadoras permiten el desplazamiento de molculas en cantidades muy grandes, sin que el tamao molecular, carga elctrica y concentracin tengan un efecto notorio, que pueda explicar el desplazamiento en la magnitud requerida por la clula.El contacto entre el soluto provisto de cierta carga elctrica provoca un cambio en la estructura terciaria del transportador. El soluto unido a la protena a su vez es desplazado de un lado al otro de la membrana, donde las condiciones distintas disminuyen dicha afinidad (solutos-transportador) y el soluto es liberado.Entre las sustancias ms importantes que cruzan la membrana celulares por difusin facilitada estn la glucosa, la fructosa, la galactosa, otros monosacridos, los disacridos y los aminocidos.

2. TRANSPORTE ACTIVO Es aquel que se lleva a cabo con gastos de energa por parte de la clula. De acuerdo con el tipo de sustancias y el mecanismo de flujo se distingue dos formas: el transporte mediante bombas y el transporte mediante vesculas.A. El transporte mediante bombas Ocurre por la intervencin de protenas especializadas denominadas bombas que actan en el desplazamiento de iones y molculas de tamao pequeo en contra de la gradiente de concentracin.