Función de la Membrana: ¿cuál es?, estructura, características, y más

La función de la membrana, es actuar como una capa delgada que forma el límite exterior de una célula viva o de un compartimiento interno de la célula. El límite exterior es la membrana plasmática, y los compartimientos encerrados por membranas internas se denominan orgánulos. Si deseas saber más acerca de la membrana, continua leyendo este interesante artículo…

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¿Cuál es la función de la Membrana?

La membrana, que puede ser la membrana celular o la membrana plasmática, es una membrana delgada semipermeable que envuelve el citoplasma de una célula. Su función es resguardar la integridad del interior de la célula al permitir que ciertas sustancias entren a la célula y, al mismo tiempo, mantenerlas fuera. Igualmente sirve como una base de unión para el cito-esqueleto en algunos organismos y la pared celular, en otros.

Las membranas biológicas poseen tres funciones principales, una es mantener las sustancias tóxicas fuera de la célula; otra es que poseen receptores y canales que admiten que moléculas específicas, como iones, nutrientes, desechos y productos metabólicos, que median en las actividades celulares y extracelulares transiten entre las orgánulas y entre la célula y el ambiente exterior; y la ultima es que separan los procesos metabólicos vitales pero incompatibles llevados a cabo dentro de los orgánulos.

Por lo tanto, la membrana celular sirve para ayudar a mantener la célula y ayudar a conservar su forma. Otra función de la membrana es para regular el desarrollo celular a través de la balanza de endocitosis y exocitosis. En la endocitosis, los lípidos y las proteínas se excluyen de la membrana celular a medida que las sustancias se internalizan. En la exocitosis, las vesículas que poseen lípidos y proteínas se unen con la membrana celular aumentando el tamaño de la célula.

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Las células animales, las células vegetales, las células procariotas y las células fúngicas poseen membranas plasmáticas. Los orgánulos internos igualmente están recubiertos por membranas. La membrana celular le da a la célula su arreglo y regula los materiales que entran y salen de la célula. Como un puente levadizo destinado a resguardar un castillo y conservar fuera a los enemigos, la membrana celular solo permite que ciertas moléculas entren o salgan. (Ver articulo: Función del Páncreas)

El oxígeno, que las células requieren para llevar a cabo funciones metabólicas como la respiración celular, y el dióxido de carbono, un subproducto de estas funciones, puede entrar y salir sencillamente a través de la membrana. El agua igualmente puede atravesar libremente la membrana, aunque lo hace a un ritmo más lento. No obstante, las moléculas altamente cargadas, como los iones, no pueden pasar rectamente ni las macromoléculas grandes como los carbohidratos o los aminoácidos.

En su lugar, estas moléculas deben pasar a través de proteínas que están incrustadas en la membrana. De esta forma, la célula puede controlar la velocidad de difusión de estas sustancias. Otra manera en que la membrana celular puede traer moléculas dentro es a través de la endocitosis. Esto incluye la fagocitosis, que es la alimentación de células, y la pinocitosis, que es el consumo de células. Durante estos procesos, la membrana celular forma una depresión y rodea la partícula que está rodeando.

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Luego se aplasta para formar una pequeña esfera de membrana llamada vesícula que posee la molécula y lo transporta a donde sea que se use en la celda. Las vesículas asimismo se crean a partir de la membrana celular cuando no se está produciendo la endocitosis, y se utilizan para transportar moléculas a distintas áreas dentro de la célula. Las células igualmente pueden deshacerse de las moléculas a través de la exocitosis, que es lo opuesto a la endocitosis.

Durante la exocitosis, las vesículas llegan a la superficie de la membrana celular, se juntan con ella y liberan su contenido hacia el exterior de la célula. La exocitosis descarta los productos de desecho de la célula, partes de moléculas que no son utilizadas por la célula. La membrana celular además desempeña un papel en la señalización celular y la comunicación. Las proteínas receptoras de la membrana celular pueden acoplarse a las moléculas de sustancias producidas por otras áreas del cuerpo, como las hormonas.

Cuando una molécula se acopla a su receptor objetivo en la membrana, inicia una vía de transducción de señales dentro de la célula que transfiere la señal a las moléculas apropiadas. Luego, la célula puede efectuar la acción especificada por la molécula de señal, como hacer o detener la producción de una determinada proteína.

En los Órganos

En los órganos, la membrana es una capa delgada u hoja de células que envuelve el exterior del cuerpo, los órganos, pasajes internos que se abren hacia el exterior del cuerpo, como la mucosa del estómago y el revestimiento de la articulación móvil. Hay dos tipos básicos de membranas de tejido, estos son la de tejido conjuntivo y las membranas epiteliales. Según el tipo de órgano, puede existir un tipo diferente de membrana.

La membrana del tejido conectivo se forma exclusivamente a partir del tejido conjuntivo. Estas membranas encapsulan órganos, como los riñones, y alinean nuestras articulaciones móviles. Una  membrana sinovial es un tipo de membrana de tejido conectivo que envuelve la cavidad de una articulación que se puede mover libremente. Por ejemplo, las membranas sinoviales envuelven las articulaciones del hombro, el codo y la rodilla.

Los fibroblastos en la capa interna de la membrana sinovial liberan hialuronano en la cavidad articular. Una  membrana serosa  es una membrana epitelial conformada por un epitelio derivado mesodérmicamente llamado mesotelio que es tolerado por el tejido conectivo. Estas membranas alinean las cavidades que no se abren hacia el exterior y cubren los órganos ubicados dentro de esas cavidades.

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Las membranas serosas poseen dos capas, una capa externa que envuelve la cavidad del cuerpo llamada parietal y una capa interna que cubre los órganos internos llamados viscerales. El fluido seroso secretado por las células lubrica la membrana y reduce la abrasión y la fricción entre las dos capas. Las membranas serosas se identifican según sus localizaciones. Tres membranas serosas recubren la cavidad torácica; las dos pleuras que revisten los pulmones y el pericardio que cubre el corazón.

Un cuarto, el peritoneo, es la membrana serosa en la cavidad abdominal que envuelve los órganos abdominales y forma hojas dobles de mesenterios que suspenden varios de los órganos digestivos. La membrana mucosa, es una membrana que recubre las cavidades corporales y canales que conducen al exterior, primariamente las vías respiratorias, digestivas y urogenitales. Las membranas mucosas envuelven muchos tractos y estructuras del cuerpo, como la boca, la nariz, los párpados, la tráquea y los pulmones, el estómago y los intestinos, la uretra y la vejiga urinaria.

En la célula animal

Todos los seres vivos están formados por células, algunas de estas células pertenecen a las plantas, otras a los animales e inclusive más a las bacterias. No importa su origen, cada célula contiene una membrana celular. La membrana celular es la membrana semipermeable que envuelve el exterior de la célula. Semipermeable simboliza que algunas sustancias pueden pasar, mientras que otras no pueden.

Las células son algo equivalentes a los globos de agua, el globo en sí representa la membrana celular y el agua dentro del globo constituye el interior de la célula. Resumidamente, las membranas celulares delinean el exterior de la célula. Entonces, si nos preguntamos qué hace realmente la membrana de la célula animal, podemos decir que definición inicial expresa que la membrana celular era semipermeable y que rodeaba a la célula. Su naturaleza semipermeable simboliza que la membrana puede desempeñar dos funciones principales.

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Una que es formar un límite exterior de la célula y, por lo tanto, conservar la célula unida, y permitir que ciertas sustancias transiten a través de ella e impedir que otras lo hagan. Esta función es muy sencilla, al igual que el globo de agua contiene agua en su interior, la membrana celular posee todos los componentes celulares en su interior, sin grandes sorpresas. Entonces, en lugar de enfocarnos en esta función obvia, debemos observar la segunda labor, que es controlar la entrada y la salida de la celda.

Al controlar lo que entra y sale de la célula, la membrana opera efectivamente como una estructura reguladora. Los ejemplos de sustancias que regula incluyen, entre otros, el sodio, potasio, azúcar y aminoácidos. Cada uno de estos interactúa con la membrana de la célula animal de manera similar. En los animales, el factor que conserva la membrana fluida es el colesterol. Este se halla junto a los fosfolípidos en la membrana y tiende a disminuir los efectos de la temperatura en la membrana.

Por lo tanto, el colesterol trabaja como un tampón, evitando que las temperaturas más bajas inhiban la fluidez e impidiendo que las temperaturas más altas aumenten la fluidez demasiado. El colesterol extiende en ambas direcciones el rango de temperatura en el que la membrana es adecuadamente fluida y, en consecuencia, funcional. El colesterol igualmente cumple otras funciones, como la organización de grupos de proteínas trans-membrana en balsas de lípidos.

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Características de una membrana

Al igual que la membrana celular, las membranas de algunos orgánulos poseen proteínas de transporte, o permeasas, que permiten la comunicación química entre orgánulos. Las permeasas en la membrana lisosomal, por ejemplo, permiten que los aminoácidos formados en el interior del lisosoma se crucen en el citoplasma, donde se pueden utilizar para la síntesis de nuevas proteínas.

La comunicación entre orgánulos igualmente se logra mediante los procesos de brotación de la membrana de la endocitosis y la exocitosis, que son básicamente los mismos que en la membrana celular. Por otro lado, los procesos biosintéticos y degradativos que tienen lugar en orgánulos diferentes pueden demandar condiciones muy diferentes de las de otros orgánulos o del citosol, que es el fluido o parte de la célula que rodea los orgánulos. Las membranas internas mantienen estas distintas condiciones al aislarlas unas de otras.

Por ejemplo, el espacio interno de los lisosomas es mucho más ácido que el del citosol, pH 5 en lugar de pH 7, y se conserva mediante proteínas específicas de transporte de bombeo de protones en la membrana del lisosoma. Otra función de los orgánulos es impedir que las reacciones enzimáticas competitivas interfieran entre sí. Por ejemplo, las proteínas fundamentales se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso y en el citosol, mientras que las proteínas no deseadas se descomponen en los lisosomas y también, en cierta medida, en el citosol.

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De manera equivalente, los ácidos grasos se producen en el citosol y luego se descomponen en las mitocondrias para la síntesis de ATP, o se degradan en los peroxisomas afines. Estos procesos deben conservar aislados, las membranas de orgánulos también impiden que los subproductos o enzimas potencialmente letales ataquen las moléculas sensibles en otras regiones de la célula mediante el secuestro de dichas actividades degradativas en sus respectivos compartimentos adheridos a la membrana. (Ver articulo: Función del Sistema Digestivo)

Las membranas internas de las células eucariotas se distinguen estructural y químicamente de la membrana celular externa. Al igual que la membrana externa, están construidos con una bicapa de fosfolípidos en la que están incrustadas o unidas proteínas concretas de la membrana. Los tres mayores lípidos que forman la membrana externa, que corresponden a los fosfolípidos, colesterol y glicolípidos, también se hallan en las membranas internas, pero en diferentes concentraciones. El fosfolípido es el lípido primario que constituye todas las membranas celulares.

El colesterol, que contribuye a la fluidez y estabilidad de todas las membranas, se halla en las membranas internas en alrededor del 25 por ciento de la concentración en la membrana externa. Los glicolípidos se hallan solo como componentes traza de las membranas internas, mientras que constituyen cerca del 5 por ciento de los lípidos de la membrana externa.

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La membrana celular, también llamada membrana plasmática, posee las siguientes características principales:

  • Está presente como la capa más externa en las células animales y se localiza debajo de la pared celular en las células vegetales.
  • La membrana celular rodea el citoplasma de las células vivas, aislando físicamente los componentes intracelulares del ambiente extracelular.
  • La membrana celular es semipermeable, es decir, cede que algunas sustancias pasen a través de ella y no permite que otras lo hagan.
  • Es delgada, flexible y una membrana viva, que radica en una bicapa lipídica con proteínas incrustadas.
  • La membrana celular posee un gran contenido de proteínas, típicamente alrededor del 50% del volumen de la membrana. Estas proteínas son significativas para las células porque son responsables de diversas actividades biológicas.

Estructura de la membrana

La membrana, también conocida como membrana celular o membrana plásmica, es una membrana biológica que separa el interior de una célula de su medio exterior. La función principal de la membrana plasmática es resguardar a la célula de su entorno. Esta compuesta por una bicapa de fosfolípidos con proteínas incrustadas, la membrana plasmática es selectivamente permeable a iones y moléculas orgánicas y regulariza el movimiento de sustancias dentro y fuera de las células. (Ver articulo: función del estomago)

Las membranas de plasma deben ser muy flexibles para permitir que ciertas células, como los glóbulos rojos y los glóbulos blancos, cambien de forma a medida que pasan a través de los capilares estrechos. La membrana plasmática asimismo desempeña un papel en el anclaje del citoesqueleto para suministrar forma a la célula, y en la unión a la matriz extracelular y otras células para ayudar a agrupar las células para formar tejidos. La membrana igualmente mantiene el potencial celular.

En resumen, si la celda está representada por un castillo, la membrana de plasma es la pared que provee la estructura de los edificios dentro de la pared, regula qué personas salen y entran en el castillo y transfiere mensajes hacia y desde los castillos vecinos. Así como un agujero en la pared puede ser una catástrofe para el castillo, una ruptura en la membrana plasmática hace que la célula se alise y muera. La membrana celular está constituida esencialmente por una mezcla de proteínas y lípidos.

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Dependiendo de la ubicación y el papel de la membrana en el cuerpo, los lípidos pueden componer del 20 al 80 por ciento de la membrana, y el resto son proteínas. Mientras que los lípidos ayudan a dar a las membranas su flexibilidad, las proteínas monitorean y conservan el clima químico de la célula y ayudan en la transmisión de moléculas a través de la membrana. Como se dijo anteriormente, la membrana esta principalmente forma por lípidos y proteínas, por lo que a continuación se explican de manera individual:

Lípidos de la membrana:

Los lípidos  son un componente significativo de las membranas celulares. Los lípidos  constituyen una bicapa lipídica en la que sus áreas de la cabeza hidrófilas, es decir, atraídas por el agua, se organizan naturalmente para enfrentar el citosol acuoso y el líquido extracelular, mientras que las áreas de la cola hidrófobas, es decir, repelidas por el agua, se enfrentan al citosol y el líquido extracelular. La bicapa lipídica es semipermeable, consintiendo que solo ciertas moléculas se  difundan a  través de la membrana. (Ver articulo: Función del Sistema Nervioso)

El colesterol  es otro elemento lipídico de las membranas celulares animales. Las moléculas de colesterol se dispersan selectivamente entre los fosfolípidos de membrana. Esto ayuda a evitar que las membranas celulares se tornen rígidas al evitar que los fosfolípidos se empaqueten demasiado juntos. El colesterol no se halla en las membranas de las células vegetales. Los glicolípidos se hallan en las superficies de la membrana celular y poseen una cadena de azúcares carbohidratos unida a ellos, además, estos ayudan a la célula a reconocer otras células del cuerpo.

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Proteínas de la membrana:

La membrana celular posee dos tipos de proteínas asociadas. Las proteínas de la membrana periférica  son exteriores y vinculadas a la membrana por las interacciones con otras proteínas. Las proteínas integrales de la membrana  se insertan en la membrana y la mayoría pasa a través de la misma. Las porciones de estas proteínas trans-membrana están expuestas en ambos lados de la ella. Las proteínas de la membrana celular tienen una serie de funciones diferentes:

  • Las proteínas estructurales ayudan a dar soporte y forma a la célula.
  • Las proteínas receptoras de la membrana celular  ayudan a las células a comunicarse con su ambiente externo mediante el uso de  hormonas, neurotransmisores y otras moléculas de señalización.
  • Las proteínas de transporte, como las proteínas globulares, trasladan moléculas a través de las membranas celulares a través de la difusión facilitada.
  • Las glicoproteínas poseen una cadena de carbohidratos unida a ellas. Están incrustados en la membrana celular y ayudan en las comunicaciones célula a célula y el transporte de moléculas a través de la membrana.

Función de la Membrana Plasmatica

Una membrana delgada, mide típicamente entre 4 y 10 nanómetros de grosor, y esta rodea a cada célula viva, delimitando la célula del medio que la rodea. Encerrados por esta membrana celular, igualmente conocida como membrana plasmática, están los constituyentes de la célula, que son frecuentemente moléculas grandes, solubles en agua y altamente cargadas, como proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y sustancias implicadas en el metabolismo celular.

La membrana celular tiene dos funciones principales, la primera es actuar como una barrera que conserva los constituyentes de la célula dentro y fuera de las sustancias no deseadas y, la segunda función es ser una puerta que permite el transporte de nutrientes fundamentales a la célula y el movimiento desde la célula de desechos.

Con respecto a la membrana plasmática y el transporte celular, se dice que el movimiento de una sustancia a través de la membrana plasmática selectivamente permeable puede ser pasivo, es decir, que se origina sin la entrada de energía celular, o activo, es decir, su transferencia requiere que la célula gaste energía. La célula maneja una serie de mecanismos de transporte que implican membranas biológicas, estos son:

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  • Osmosis pasiva y difusión, que es la que transporta gases como el oxígeno y el dióxido de carbono, y otras moléculas pequeñas e iones.
  • Canales de proteína trans-membrana y transportadores, los cuales trasladan pequeñas moléculas orgánicas como azúcares o aminoácidos.
  • Endocitosis, que transporta moléculas grandes, o inclusive células enteras, envolviéndolas.
  • Exocitosis, que elimina o secreta sustancias como hormonas o enzimas.

Con relación a la membrana plasmática y la señalización celular, entre las funciones más sofisticadas de la membrana plasmática está su capacidad para transferir señales a través de proteínas complejas. Estas proteínas pueden ser receptoras, que trabajan como recipientes de entradas extracelulares y como activadores de procesos intracelulares, o marcadores, que permiten que las células se reconozcan entre sí.

Los receptores de membrana proporcionan sitios de asociación extracelular para efectores como hormonas y elementos de crecimiento, que luego desencadenan respuestas intracelulares. Algunos virus, como el Virus de Inmunodeficiencia Humana, mejor conocido como VIH, pueden secuestrar estos receptores para ingresar a las células y provocar infecciones.

Los marcadores de membrana admiten que las células se reconozcan entre sí, lo cual es importante para los procesos de señalización celular que influyen en la formación de tejidos y órganos durante el desarrollo temprano. Esta función de marcado asimismo desempeña un papel posterior en la respuesta inmune. Las proteínas marcadoras en los glóbulos rojos humanos, por ejemplo, determinan el tipo de sangre de la persona, por ejemplo, A, B, AB u O.

La membrana y plasmólisis

La plasmólisis es cuando las células de una planta pierden agua después de ubicarse en una solución que posee una mayor concentración de solutos que la célula. Esto se conoce como una solución hipertónica. El agua fluye de las células hacia el fluido contiguo debido a la ósmosis. Esto hace que el protoplasma, todo el material en el interior de la célula, se aparte de la pared celular. La pérdida severa de agua que lleva al colapso de la pared celular puede causar la muerte celular.

Dado que la ósmosis es un proceso que no demanda energía por parte de la célula y no se puede controlar, las células no pueden parar la plasmólisis. La ósmosis es responsable de la aparición de plasmólisis. La ósmosis es un tipo específico de difusión que se origina cuando el agua fluye dentro o fuera de una membrana, como la membrana plasmática de una célula. Se produce según el tipo de solución en la que se halla una célula. Una solución es una mezcla que posee un fluido o solvente, generalmente agua, y un soluto que se disuelve en el solvente.

Cuando una célula se sitúa en una solución hipertónica, hay una mayor agrupación de solutos fuera de la célula, por lo que el agua fluye fuera de la célula para equilibrar la concentración en ambos lados de la membrana. Dado que la plasmolisis es la pérdida de agua de una célula, acontece cuando una célula está en una solución hipertónica. Por el contrario, cuando una célula se coloca en una solución hipotónica, hay una menor concentración de soluto fuera de la célula que en el interior, y el agua se precipita dentro de la célula.

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En una solución isotónica, las concentraciones de soluto son las mismas en ambos lados, por lo que no hay ganancia neta o pérdida de agua. Las células vegetales se desempeñan mejor en soluciones hipotónicas. Esto se debe a que cuando las células de las plantas están llenas de agua, se estimulan unas contra otras para formar la estructura de soporte básica de la planta y permiten que se conserve erguida. Las plantas llamadas llenas de agua son conocidas como células turgentes; ejercen presión de turgencia entre sí.

La pared celular rígida de las células impide que estallen. A diferencia de las células vegetales, las células animales no poseen una pared celular además de su membrana celular. Cuando las células animales se sitúan en una solución hipotónica y entra demasiada agua, se lisarán o explotarán. En lugar de eso, estas son mejores en soluciones isotónicas.

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