En 1972, se planteó la teoría de que una membrana parcialmente permeable rodea la célula y realiza una serie de tareas vitales, y la estructura y función de las membranas celulares son cuestiones importantes relacionadas con el funcionamiento adecuado de todas las células del cuerpo.. La teoría celular se generalizó en el siglo XVII, junto con la invención del microscopio. Se supo que los tejidos de plantas y animales están compuestos de células, pero debido a la baja resolución del dispositivo, era imposible ver barreras alrededor de la célula animal. En el siglo XX, la naturaleza química de la membrana se estudió con más detalle y se descubrió que los lípidos son su base.
Estructura y función de las membranas celulares
La membrana celular rodea el citoplasma de las células vivas, separando físicamente los componentes intracelulares del entorno externo. Los hongos, las bacterias y las plantas también tienen paredes celulares que brindan protección e impiden el paso de moléculas grandes. Las membranas celulares también juegan un papel enformación del citoesqueleto y unión a la matriz extracelular de otras partículas vitales. Esto es necesario para mantenerlos unidos, formando los tejidos y órganos del cuerpo. Las características estructurales de la membrana celular incluyen la permeabilidad. La función principal es la protección. La membrana consta de una capa de fosfolípidos con proteínas incrustadas. Esta parte está involucrada en procesos como la adhesión celular, la conducción de iones y los sistemas de señalización y sirve como superficie de unión para varias estructuras extracelulares, incluida la pared, el glucocáliz y el citoesqueleto interno. La membrana también mantiene el potencial de la célula al actuar como un filtro selectivo. Es selectivamente permeable a iones y moléculas orgánicas y controla el movimiento de partículas.
Mecanismos biológicos que involucran la membrana celular
1. Difusión pasiva: algunas sustancias (moléculas pequeñas, iones), como el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2), pueden difundir a través de la membrana plasmática. El caparazón actúa como una barrera para ciertas moléculas e iones que se pueden concentrar en cualquier lado.
2. Canal transmembrana y proteína transportadora: Los nutrientes como la glucosa o los aminoácidos deben ingresar a la célula y algunos productos metabólicos deben salir.
3. La endocitosis es el proceso por el cual se captan moléculas. Se crea una ligera deformación (invaginación) en la membrana plasmática, en la que se traga la sustancia a transportar. Requiereenergía y por lo tanto es una forma de transporte activo.
4. Exocitosis: se produce en varias células para eliminar residuos no digeridos de sustancias traídas por endocitosis para secretar sustancias como hormonas y enzimas y transportar la sustancia completamente a través de la barrera celular.
Estructura molecular
La membrana celular es una membrana biológica, compuesta principalmente de fosfolípidos y que separa el contenido de toda la célula del entorno externo. El proceso de formación ocurre espontáneamente en condiciones normales. Para comprender este proceso y describir correctamente la estructura y funciones de las membranas celulares, así como sus propiedades, es necesario evaluar la naturaleza de las estructuras de los fosfolípidos, que se caracterizan por la polarización estructural. Cuando los fosfolípidos en el ambiente acuático del citoplasma alcanzan una concentración crítica, se combinan en micelas, que son más estables en el ambiente acuático.
Propiedades de la membrana
- Estabilidad. Esto significa que después de la formación de la membrana es poco probable que colapse.
- Fuerza. La membrana lipídica es lo suficientemente fiable como para evitar el paso de una sustancia polar; tanto las sustancias disueltas (iones, glucosa, aminoácidos) como las moléculas mucho más grandes (proteínas) no pueden atravesar el borde formado.
- Carácter dinámico. Esta es quizás la propiedad más importante cuando se considera la estructura de la célula. La membrana celular puedeestar sujeto a diversas deformaciones, se puede plegar y doblar sin colapsar. En circunstancias especiales, como la fusión de vesículas o brotación, se puede romper, pero solo temporalmente. A temperatura ambiente, sus constituyentes lipídicos están en constante movimiento caótico, formando un límite fluido estable.
Modelo de mosaico líquido
Hablando de la estructura y funciones de las membranas celulares, es importante notar que en la visión moderna, la membrana como un modelo de mosaico líquido fue considerada en 1972 por los científicos Singer y Nicholson. Su teoría refleja tres características principales de la estructura de la membrana. Las proteínas integrales de membrana proporcionan una plantilla de mosaico para la membrana y son capaces de moverse lateralmente en el plano debido a la naturaleza variable de la organización de los lípidos. Las proteínas transmembrana también son potencialmente móviles. Una característica importante de la estructura de la membrana es su asimetría. ¿Cuál es la estructura de una célula? Membrana celular, núcleo, proteínas, etc. La célula es la unidad básica de la vida, y todos los organismos están formados por una o más células, cada una con una barrera natural que la separa de su entorno. Este borde exterior de la célula también se llama membrana plasmática. Está formado por cuatro tipos diferentes de moléculas: fosfolípidos, colesterol, proteínas y carbohidratos. El modelo de mosaico líquido describe la estructura de la membrana celular de la siguiente manera: flexible y elástica, de consistencia similar al aceite vegetal, de modo que todolas moléculas individuales simplemente flotan en el medio líquido y todas son capaces de moverse lateralmente dentro de esa capa. Un mosaico es algo que contiene muchos detalles diferentes. En la membrana plasmática, está representado por fosfolípidos, moléculas de colesterol, proteínas y carbohidratos.
Fosfolípidos
Los fosfolípidos constituyen la estructura básica de la membrana celular. Estas moléculas tienen dos extremos distintos: una cabeza y una cola. El extremo de la cabeza contiene un grupo fosfato y es hidrofílico. Esto significa que es atraído por las moléculas de agua. La cola está formada por átomos de hidrógeno y carbono llamados cadenas de ácidos grasos. Estas cadenas son hidrófobas, no les gusta mezclarse con moléculas de agua. Este proceso es similar a lo que ocurre cuando echas aceite vegetal en agua, es decir, no se disuelve en ella. Las características estructurales de la membrana celular están asociadas con la llamada bicapa lipídica, que consiste en fosfolípidos. Las cabezas de fosfato hidrofílico siempre se ubican donde hay agua en forma de líquido intracelular y extracelular. Las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos en la membrana están organizadas de tal manera que las mantienen alejadas del agua.
Colesterol, proteínas y carbohidratos
Cuando la gente escucha la palabra "colesterol", suele pensar que es malo. Sin embargo, el colesterol es en realidad un componente muy importante de las membranas celulares. Sus moléculas constan de cuatro anillos de hidrógeno y átomos de carbono. Son hidrofóbicos y ocurren entre las colas hidrofóbicas en la bicapa lipídica. Su importancia radica enmanteniendo la consistencia, refuerzan las membranas, evitando el cruce. Las moléculas de colesterol también evitan que las colas de fosfolípidos entren en contacto y se endurezcan. Esto garantiza fluidez y flexibilidad. Las proteínas de membrana actúan como enzimas para acelerar las reacciones químicas, actúan como receptores de moléculas específicas o transportan sustancias a través de la membrana celular.
Los carbohidratos, o sacáridos, se encuentran solo en el lado extracelular de la membrana celular. Juntos forman el glucocáliz. Proporciona amortiguación y protección a la membrana plasmática. Según la estructura y el tipo de carbohidratos en el glucocáliz, el cuerpo puede reconocer las células y determinar si deben estar ahí o no.
Proteínas de membrana
La estructura de la membrana celular de una célula animal no se puede imaginar sin un componente tan importante como la proteína. A pesar de esto, pueden ser significativamente inferiores en tamaño a otro componente importante: los lípidos. Hay tres proteínas de membrana principales.
- Integrales. Cubren completamente la bicapa, el citoplasma y el entorno extracelular. Realizan una función de transporte y señalización.
- Periférico. Las proteínas están unidas a la membrana por enlaces electrostáticos o de hidrógeno en sus superficies citoplásmicas o extracelulares. Están involucrados principalmente como un medio de unión para las proteínas integrales.
- Transmembrana. Realizan funciones enzimáticas y de señalización, y también modulan la estructura básica de la bicapa lipídica de la membrana.
Funciones de las membranas biológicas
El efecto hidrofóbico, que regula el comportamiento de los hidrocarburos en el agua, controla las estructuras formadas por los lípidos de membrana y las proteínas de membrana. Muchas propiedades de las membranas son conferidas por portadores de bicapas lipídicas, que forman la estructura básica de todas las membranas biológicas. Las proteínas integrales de membrana están parcialmente ocultas en la bicapa lipídica. Las proteínas transmembrana tienen una organización especializada de aminoácidos en su secuencia primaria.
Las proteínas de membrana periférica son muy similares a las solubles, pero también están unidas a la membrana. Las membranas celulares especializadas tienen funciones celulares especializadas. ¿Cómo afectan al cuerpo la estructura y las funciones de las membranas celulares? La funcionalidad de todo el organismo depende de cómo estén dispuestas las membranas biológicas. A partir de orgánulos intracelulares, interacciones extracelulares e intercelulares de membranas, se crean las estructuras necesarias para la organización y desempeño de las funciones biológicas. Muchas características estructurales y funcionales son comunes a bacterias, células eucariotas y virus envueltos. Todas las membranas biológicas están construidas sobre una bicapa lipídica, lo que determina la presencia de una serie de características comunes. Las proteínas de membrana tienen muchas funciones específicas.
- Control. Las membranas plasmáticas de las células definen los límites de la interacción de la célula con el medio ambiente.
- Transporte. Las membranas intracelulares de las células se dividen en varios bloques funcionales con diferentescomposición interna, cada uno de los cuales está respaldado por la función de transporte necesaria en combinación con el control de la permeabilidad.
- Transducción de señales. La fusión de membranas proporciona un mecanismo para la notificación vesicular intracelular y evita que varios tipos de virus entren libremente en la célula.
Significado y conclusiones
La estructura de la membrana celular externa afecta a todo el cuerpo. Desempeña un papel importante en la protección de la integridad al permitir que solo penetren sustancias seleccionadas. También es una buena base para anclar el citoesqueleto y la pared celular, lo que ayuda a mantener la forma de la célula. Los lípidos constituyen aproximadamente el 50% de la masa de la membrana de la mayoría de las células, aunque esto varía según el tipo de membrana. La estructura de la membrana celular externa de los mamíferos es más compleja, contiene cuatro fosfolípidos principales. Una propiedad importante de las bicapas lipídicas es que se comportan como un fluido bidimensional en el que las moléculas individuales pueden girar libremente y moverse lateralmente. Esta fluidez es una propiedad importante de las membranas, que se determina en función de la temperatura y la composición lipídica. Debido a la estructura del anillo de hidrocarburo, el colesterol juega un papel en la determinación de la fluidez de las membranas. La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a las moléculas pequeñas permite que la célula controle y mantenga su estructura interna.
Considerando la estructura de la célula (membrana celular, núcleo, etc.), podemos concluir queque el cuerpo es un sistema de autorregulación que no puede dañarse a sí mismo sin ayuda externa y siempre buscará formas de restaurar, proteger y hacer funcionar correctamente cada célula.
