Membrana celular: responsable das relacións externas da célula

2002/10/01 Orobengoa, Olatz - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia

As reaccións na célula condicionan o correcto funcionamento do corpo. E ao mesmo tempo, para que a célula funcione correctamente é necesario que a membrana celular funcione correctamente, xa que é a estrutura da célula en contacto co exterior. A súa función básica é delimitar cada célula. Pero o seu contacto co exterior permítelle identificar e interiorizar todas as sustancias procedentes do exterior e, pola contra, protexelas das moléculas malas e eliminalas.

Límite formado por lípidos

A célula é a unidade da vida.

A membrana é a estrutura de todos os tipos de células. Rodea toda a célula e ten un espesor de 5-8 nanómetros. A estrutura básica da membrana é a molécula denominada fosfolípido, que son dalgunha maneira os ‘ladrillos’ necesarios paira construír a membrana.

Os fosfolípidos teñen una estrutura molecular moi especial: son anfibólicos. Si fixámonos na estrutura tridimensional da molécula, esta presenta dous extremos moi distintos. Nun dos extremos da molécula atópase un grupo de fosfatos. O grupo de fosfatos é polar, é dicir, ten capacidade de reacción coa auga. No outro extremo atópanse dúas moléculas de ácidos grasos. Non teñen ningunha capacidade de reacción coa auga, é máis, comparan a auga. A este extremo chámaselle non polar.

Ao ter una parte polar e outra non polar na mesma molécula, o seu comportamento é moi particular. Una vez colocados os fosfolípidos nun medio acuoso, os extremos polares das moléculas tenden a interconectarse entre si, e o mesmo ocorre cos lados non polares. Por tanto, grazas a enlácelos que se xeran, as moléculas forman por si mesmas capas. Ao carón da capa atópanse os extremos polares e ao outro os extremos non polares.

Modelo de membrana celular.

A célula, á hora de formar a membrana, aproveita a estrutura ordenada propia dos fosfolípidos. A base da membrana son dúas capas de fosfolípidos superpuestas. A parte polar dunha capa oriéntase cara ao interior da célula e a outra cara ao exterior, xa que ambas as caras son acuosas. A parte non polar de cada capa colocarase no interior da membrana.

A pesar de que os fosfolípidos constitúen una estrutura estable, as relacións entre eles non son moi sólidas. Os fosfolípidos son capaces de moverse pola capa, non teñen una posición fixa e inmóbil, polo que se consegue dar certa fluidez á membrana. Esta característica é moi útil cada vez que aparece un buraco por calquera motivo, xa que os fosfolípidos son capaces de moverse polo lugar onde estaban e encher o buraco.

Ademais dos fosfolípidos, as moléculas máis abundantes e máis importantes da membrana son as proteínas. Pódense clasificar en función da súa posición na membrana: no exterior da membrana, no interior ou atravesando toda a membrana. Nestas últimas, un extremo da molécula está en contacto co medio externo e outro extremo co interior da célula. A posición da proteína dependerá sempre da súa función.

Transporte e comunicación de moléculas

Estrutura tridimensional dunha canle de catro proteínas.

Ademais de ter membranas, orgánulos e moléculas dentro da célula, cumpre moitas outras funcións. Entre elas, a máis importante é actuar como barreira selectiva. Pola composición da membrana, as moléculas moi pequenas, como a da auga, e as non polares, non teñen problemas paira atravesar a membrana. Pero as moléculas polares ou moi grandes non poden penetrar na célula sen axuda.

A célula, paira interiorizar as moléculas polares necesarias, tivo que crear camiños moi especializados. Paira cada tipo de molécula haberá una entrada específica inserida na membrana. Por exemplo, algunhas proteínas de membrana forman canles. Só se poderán introducir moléculas de forma determinada a través de canles ou tubos.

Noutros casos, ten a capacidade de unir proteínas coa molécula necesaria, como as pezas dun puzzle. Posteriormente, a propia proteína transportará a molécula a través da membrana. Evidentemente, paira cada tipo de molécula haberá una proteína específica ou un sistema de entrada especial de proteínas integrado na membrana.

Con todo, cando o alimento é demasiado grande, non é posible utilizar modos de transporte a nivel molecular. No seu lugar, a célula utiliza a membrana na súa totalidade. Cando se trata de interiorizar una macromolécula, a propia macromolécula rodéase de membranas, como un abrazo. Cando os extremos dos dous ‘brazos’ da membrana tócanse entre si, a membrana fusiónase. Desta forma créase una vesícula intracelular rodeada de membranas con macromolécula no seu interior.

Paira introducir una macromolécula na célula, primeiro a membrana envolveraa.

Se se desexa dixerir a macromolécula, a encima dixestiva segregará as células dentro desta vesícula. Cando grazas ao traballo encimático obtéñense moléculas de menor tamaño que se transportan facilmente, elimínanse da vesícula e introdúcense no metabolismo celular.

O mesmo ocorre coa eliminación dos residuos que xera a célula, pero ao revés. As vesículas intracelulares fusiónanse coa membrana externa, quedando fose o que había no interior da vesícula.

Ademais do transporte das moléculas, outra función moi importante da membrana é a comunicación. Nos organismos unicelulares é imprescindible comunicarse con outras especies paira a reprodución ou a cooperación. Nos organismos pluricelulares, a comunicación é obrigatoria para que o crecemento, desenvolvemento e organización de todo o organismo prodúzase de forma coordinada.

Modelo dun enlace Gap.

A principal vía de comunicación celular é a química. As células están a fluír e recibindo sustancias químicas de forma continua. En organismos pluricelulares, as sustancias químicas paira comunicarse con células afastadas vértense ao sangue.

A comunicación entre células consecutivas é moito máis directa. As membranas de células contiguas están unidas grazas a unhas proteínas especiais que forman as canles. As canles coñécense como enlaces gap. Polas canles móvense as moléculas que actúan como sinais, conseguindo que a resposta da célula sexa moito máis rápida e directa.

Con todo, cando chega o sinal dunha célula afastada, unhas proteínas especiais situadas no exterior da membrana coñecen o sinal. Dependendo da natureza química do sinal, a proteína que recibe o sinal actúa dunha maneira ou outra. Do mesmo xeito que con todas as moléculas, se o sinal é polar, ten problemas paira atravesar a membrana e é a propia proteína a que ten que transportar ao interior da célula.

A membrana bacteriana ten máis proteínas que a membrana de células vexetais e animais.

Ademais, en moitas ocasións, os sinais non entran dentro da célula. Quedan unidas a unha proteína receptora situada no exterior da membrana. Esta proteína será a encargada de levar o sinal ao interior da célula mediante unha cadea de reaccións químicas. Cando o sinal é una molécula non polar, non ten ningún problema de atravesar a membrana nin necesita dun transportador específico.

En xeral pódese dicir que a función principal da membrana é controlar que entra e salgue dentro da célula. Pero hai outras funcións: estruturas de unión entre células, sistemas de proteínas capaces de xerar enerxía... todos aparecerán integrados na membrana paira cada tipo de célula.

As funcións que pode desempeñar a membrana dependerán do número de proteínas presentes na membrana. Isto vese claramente ao comparar una célula eucariota cun procarioto. O primeiro ten moitas menos proteínas na membrana que o procarioto. A explicación é sinxela: os procariotas non teñen orgánulos. No seu lugar, as funcións que desempeñarán os orgánulos serán realizadas por complexos proteicos integrados na membrana. Por tanto, canto máis proteínas estea na membrana, máis funcións cumprirá a membrana.

As células vexetais viven rodeadas de paredes de celulosa.

Está claro que a membrana é importante paira a célula, pero fisicamente a estrutura é moi débil. Un cambio brusco na concentración de auga no medio externo da célula, por exemplo, un aumento importante da concentración de sales, fará que as augas saian fose da célula e a membrana non poida facer nada para evitalo.

Ademais, non ten capacidade paira dar rixidez á célula, e en moitos seres vivos, como as bacterias, é imprescindible ter una estrutura que ofreza rixidez e protección á célula. Por iso, na maioría dos organismos unicelulares e en moitos pluricelulares existe outra estrutura por encima da membrana celular: a parede celular.

Parede celular: barreira protectora

A diferenza da membrana celular, a parede celular presenta una composición específica paira cada tipo de célula. Cabe destacar que a parede celular aparece en todos os organismos procariotas (excepto algunhas bacterias chamadas micoplasma), células vexetais e fungos. As células animais non teñen ningunha parede celular.

Os fungos tamén necesitan a parede celular.

O compoñente principal da parede das células vexetais é a celulosa. Todas as células vexetais vivas están incluídas en pequenas caixas de celulosa. Isto é moi fácil de ver co microscopio: ven miles de caixiñas. Cada una delas é una célula metida na súa caixa de celulosa. Grazas aos estoxos, as células ocupan una posición moi específica dentro da planta, o que permite que a planta manteña a súa forma. Aínda que a célula que se atopa no interior do estoxo se seareiro totalmente ou diminúe, a parede celular manterá a forma da planta.

No caso das bacterias, aínda que a súa composición é moi diferente, cumpre as mesmas funcións. Proporciona rixidez á célula e reduce a influencia das concentracións salinas externas. Ademais, a parede celular é o punto de adhesión dos estiramentos fóra da célula (pilas, finbrias, etc.).

E por que as células animais non desenvolveron una parede celular? Segundo diversas teorías, a ausencia de parede celular permitiu una maior especialización das células animais. Desta forma creáronse células paira crear movemento, células nerviosas e outras estruturas que só aparecen nos animais. Por tanto, as células animais non tiveron que formar ningunha parede.