A) Organización molecular de la membrana.

1.     MEMBRANA PLASMÁTICA

A)     Organización molecular de la membrana.

Dentro de la célula eucariota, las membranas del Retículo Endoplásmico (RE), del complejo de Golgi, de las mitocondrias y de otros orgánulos delimitados por membrana mantienen las diferencias características entre los contenidos de cada orgánulo y el citosol. Aunque realicen diferentes  funciones, todas las membranas biológicas tienen una estructura básica común: una fina capa de moléculas lipídicas y proteicas, que se mantienen unidas fundamentalmente por interacciones no covalentes. Las moléculas lipídicas están dispuestas en forma de una dobla capa contínua de unos 5 nm de grosor. Esta bicapa lipídica constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente impermeable al paso de la mayoría de moléculas hidrosolubles. Las moléculas proteicas, que normalmente se encuentran disueltas en la bicapa lipídica, median la mayoría del resto de funciones de la membrana, por ejemplo transportando moléculas específicas a través de ella o catalizando reacciones asociadas a la membrana actúan de eslabones estructurales que relacionan la membrana plasmática con el citoesqueleto y/o con la matriz extracelular de las células adyacentes, mientras que otras proteínas actúan como receptores que reciben y transducen las señales químicas procedentes del entorno celular.

Fig. 1. Componentes de la membrana plasmática

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Modelo de la membrana

MOSAICO FLUIDO

Es, en biología, un modelo de la estructura de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y Garth Nicolson. La membrana plasmática es un mosaico de diferentes tipos de proteínas (generalmente  glicoproteínas) embebidas en una bicapa de fosfolípidos. El conjunto se mueve en el plano de la membrana como si fuera un fluido, de ahí el nombre que recibe este modelo de estructura.

Fig. 2. Modelo de mosaico fluido

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Lípidos y fluidez de la membrana

Todas las moléculas lipídicas en las membranas celulares son anfipáticas es decir, tienen un extremo hidrofilico (que se siente atraído por el agua o polar) y un extremo hidrofóbico (que huy del agua o no polar). Las más abundantes de estas moléculas son los fosfolípidos que tienen una cabeza polar y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas. Las colas suelen ser ácidos grasos y pueden tener diferente longitud (normalmente por 14 a 24 átomos de carbono). Normalmente una de las colas presentan uno o más dobles enlaces cis (es decir, es insaturada) mientras que la otra normalmente no tiene dobles enlaces (es decir, es saturada). Las membranas celulares son estructuras dinámicas, fluidas y la mayoría de sus moléculas son capaces de desplazarse en el plano de la membrana. La fluidez de las membranas celulares es biológicamente importante. Algunos procesos de transporte y algunas actividades enzimáticas pueden detenerse cuando la viscosidad de la bicapa se incrementa experimentalmente más allá de un nivel umbral. La fluidez de una bicapa lipídica dependiente tanto de su composición como de la temperatura.

Fig. 2. Fluidez de la membrana

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Proteínas de membrana

Algunas proteínas que no ocupan totalmente el interior hidrofóbico de la bicapa lipídica están unidas a una u otra cara de la membrana mediante interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana. Muchas de ellas pueden ser liberadas de la membrana mediante procesis de extracción relativamente suaves, como la exposición a soluciones de muy baja fuerza iónica o de pH extremo, que interfieren con las interacciones proteicas pero mantienen intacta la bicapa lipídica, a estas proteínas se les denomina proteínas periféricas de membrana. Por el contrario las proteínas transmembrana, que son varias proteínas unidas a la bicapa por cadenas de ácidos grasos y algunas otras proteínas íntimamente unidas a la membrana, no pueden ser liberadas por estos métodos, por lo que se les denomina proteínas integrales de membrana. Se considera que, en la mayoría de proteínas transmembrana, las regiones de la cadena polipeptídica que cruzan la bicapa lipídica presentan una conformación en α-hélice.

Fig. 3. Asociación de proteínas de membrana con la bicapa lipídica

Asimetría del plasmalema

Las membranas son estructuralemente asimétricas: la composición lipídica y proteica de su cara interna y externa es diferente, reflejando las diferentes funciones realizadas por ambas superficies.

Fig. 4. Principales lípidos presentes en la membrana plasmática

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Movilidad de los componentes de membrana

Los gradientes iónicos que se establecen a través de las membranas, generados por la actividad de proteínas de membrana especializadas, pueden ser usados para sintetizar ATP, dirigir el movimiento transmembranoso de solutos seleccionados o, en células nerviosas y las musculares, para producir y transmitir las señales eléctricas. En todas las células, la membrana plasmática contiene proteínas que actúan como sensores de señales externas, permitiendo que la célula cambie en respuesta a indicaciones ambientales; estas proteínas sensoras, o receptores, transfieren información, en lugar de iones o de moléculas, a través de la membrana.

Fig. 5. Movilidad de los componentes de membrana.