Interacción y comunicación entre la célula y su ambiente

Figura 1.1 

  La aparición de la membrana plasmática fue un paso crucial en el origen de las primeras formas de vida; sin ella, la vida celular es imposible. La membrana plasmática, que rodea a todas las células, define la extensión de la célula y mantiene las diferencias esenciales entre el contenido de ésta y su entorno. Esta membrana es un filtro, altamente selectivo, que controla la entrada de nutrientes y la salida de los productos residuales y, además, genera diferencias en la concentración de iones entre el interior y el exterior de la célula.  La membrana plasmática también actúa como un sensor de señales externas, permitiendo a la célula alterar su comportamiento en respuesta a estímulos de su entorno. La membrana plasmática de la célula es una estructura altamente diferenciada. Cada tipo de célula tiene, en su membrana externa, proteínas específicas que le ayudan a controlar el medio intracelular y que interaccionan con señales específicas de su entorno.

 El concepto “membranas biológicas”  incluye tanto a la membrana plasmática de toda célula, como al sistema de membranas interno o “sistema de endomembranas” de las células eucariontes.  La complejidad del metabolismo celular es tal que requiere una gran precisión en el accionar coordinado de todas las enzimas que en él intervienen.  Para que esta organización funcione correctamente en una célula, las enzimas deben estar presentes en el momento preciso y en el sitio adecuado.  Las membranas proveen la base estructural para este ordenamiento metabólico. En las células eucariontes, las membranas forman parte de la mayoría de las organelos de la célula, y la dividen en compartimientos que contienen a las enzimas en solución.

Figura 1.2 Modelo del Mosaico Fluido

   Sus componentes son una bicapa lipídica (mosaico fluido) el interior de la membrana es hidrofóbico gracias a las colas hidrocarbonadas; proteínas integrales y periféricas, que se caracterizan según la funcionalidad de la membrana  hay 2 grupos:

Proteínas solubles: se extraen fácilmente, están asociadas débilmente a proteínas globulares (hidrofílicas) Figura 1.1 , algún residuo permite asociarse a la membrana, algunas se asocian más permanentemente uniéndose de forma covalente a elementos hidrofóbicos. 

Proteínas muy poco solubles inmersas dentro de la estructura de la membrana donde hay que romper la membrana para extraerlas. La cadena polipeptídica les permite estar dentro por medio de fragmentos de 20 o 25 aminoácidos hidrofóbicos llamados transmembrana (estructura α hélice)  Figura 1.1 , la cantidad necesaria para atravesarla. Hay proteínas con 1 transmembrana y otras con 12. 

Con respecto a  las funciones se pueden  mencionar: 

• Permeabilidad selectiva: Regula el intercambio de sustancias entre citoplasma y el medio extracelular y permite que el medio interno de la célula permanezca  relativamente constante y atraviesan libremente la membrana  sustancias no polares, polares pequeñas  sin carga y liposolubles. 

• Compactamentalizacion: en la célula este proceso es particularmente importante debido  a que los diferentes espacios están llenos de líquidos y si estos líquidos se mezclaran sería desastroso.

•  Transporte de sustancias: la membrana plasmática contiene los mecanismos para transportar físicamente sustancias de un lado al otro de la membrana, con frecuencia de una región donde un soluto se encuentra en baja concentración a otra donde dicho soluto muestra concentración más alta. Dentro del transporte de sustancias encontramos transporte sin aporte de energía:

                 - Transporte pasivo, ocurre cuando es a favor de gradiente a su vez este se                           subdivide en:

                 *Difusión simple: las sustancias hidrofóbicas atraviesan libremente la                                    membrana. Sólo pasivo. Moléculas solubles en la membrana y muy pequeñas,                      como el agua, oxígeno. 

                 *Difusión facilitada: por proteínas transportadoras. Activo. Es específico y se                       puede saturar, lo que depende de la cantidad de proteínas transportadoras. Si                       se   satura es facilitado. 

• El Transporte por ósmosis consiste en el movimiento de sustancias por una membrana que va hacia un gradiente de concentración y no requiere gasto de energía, es decir la célula no gasta energía (ATP). 

•  Transporte Activo:  sólo ocurre cuando hay transportadores. Requiere energía porque es contra gradiente a la vez que el transporte se da una reacción química que aporta la energía necesaria. Ejemplos: 

a.- Bomba de Na⁺-K⁺: se transportan Na⁺ y K⁺ al mismo tiempo que se hidroliza ATP

b.- Cotransporte si van en la misma dirección y antitransporte si van en direcciones contrarias. El aporte energético viene dado casi siempre por la hidrólisis del ATP. 

c- Transporte en Masa consiste en la formación de pequeñas vesículas de membrana que se incorporan a la membrana plasmática o se separan de ella, permite a las células animales transferir macromoléculas y partículas aún mayores a través de la membrana, dentro de ellas encontramos:

- ENDOCITOSIS en el que interviene  un gasto de energía y se encuentran 3 tipos mas como 

*Fagocitosis: es la incorporación de sustancias de gran tamaño  (proteínas, microorganismos, restos celulares, entre otros.) Ej.: glóbulos blancos. 

*Picnositosis cuando se trata de incorporación de partículas liquidas. 

*Endositosis  medida por receptor: se trata de grandes moléculas del medio, seleccionadas por reconocimiento específico

-EXOCITOSIS: Es el proceso mediante el cual se secretan diferentes tipos de moléculas contenidas en una vesícula citoplasmática de una célula al espacio extracelular, expresándose en todas las células eucariotas. La excitases se ha especializado grandemente en cumplir funciones importantes de liberación de proteínas de exportación y liberación de neurotransmisores en la sinapsis.

Referencias Consultadas

•          De Robertis, E.; Hib, J.; (2001). Fundamentos de Biología Celular y Molecular. 3º Edición. El Ateneo. Bs.As.

•          Lodish, H.; (2001). Biología Molecular de la Célula. 4º Edición. Ed. Panamericana. Bs.As.