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Membranas biológicas

Resulta difícil explicar la estructura y función de células y orgánulos celulares sin considerar el papel que desempeña la membrana celular. Para llevar a cabo las reacciones químicas necesarias en el mantenimiento de la vida, la célula necesita mantener un medio interno apropiado. Esto es posible porque las células se encuentran separadas del mundo exterior por unamembrana limitante: la membrana plasmática. Además, la presencia de membranas internas en las células eucariotas proporciona compartimientos adicionales que limitan ambientes únicos en los que se llevan al cabo funciones altamente específicas, necesarias para la supervivencia celular. Sin la existencia de las membranas habría sido imposible que la vida en la tierra evolucionara hasta alcanzar su estadoactual.
Las membranas celulares no son paredes rígidas, sino estructuras complejas y dinámicas compuestas por moléculas que poseen características especiales. Tales características hacen posible la existencia de interacciones selectivas entre los sistemas de membrana internos en la célula, y de la célula con el medio que la rodea. Entre otras funciones de la membrana celular, se destacan laregulación del transporte de moléculas hacia adentro y afuera de la célula, la transmisión de señales e información entre el medio y el interior de la célula , la capacidad de actuar como sistema de transferencia y almacenamiento de energía y el reconocimiento de la célula con su entorno.
Con el fin de entender los mecanismos mediante los cuales las membranas celulares realizan dichas funciones, esnecesario hacer una revisión de los conocimientos acerca de la estructura y composición de las membranas en general. Aunque este tema se centra principalmente en la estructura y función de la membrana plasmática, gran parte de los conceptos que se vierten también se aplican al sistema de membranas interno.

Organización de las membranas biológicas.
Una de las cosas más sorprendentes que sedescubren al observar una micrografía electrónica para comparar los tamaños de las distintas estructuras celulares, es el hecho de que la membrana plasmática parece ser excesivamente delgada. Efectivamente, la membrana plasmática tiene un grosor no mayor de 5 nm.
Mucho antes de que se inventara el microscopio electrónico ya se sabía que las membranas estaban compuestas de proteínas y lípidos. Yaentre 1920 y 1930 se aceptaba que la parte central de la membrana plasmática estaba formada de lípidos, principalmente fosfolípidos. Además, el estudio de la membrana de los eritrocitos (que sólo tienen membrana plasmática) y la comparación del área de superficie de membrana con el número total de moléculas de lípidos por célula permitió a los investigadores arribar a la conclusión de que lamembrana se compone de fosfolípidos, y que su grosor no es mayor que el de dos moléculas de éstos. Debido a que la mayor parte de las proteínas tiene un diámetro mayor a 10 nm, uno de los principales problemas para comprender la estructura básica de las membranas consistía en determinar la forma en que las moléculas se disponían en un espacio tan pequeño. En 1972, S.T. Singer y G.L. Nicholsonpropusieron un modelo de estructura de membranas que sintetizaba las propiedades conocidas de las membranas biológicas. Según este modelo del mosaico fluido, que ha tenido gran aceptación, las membranas constan de una bicapa lipídica (esencialmente una doble capa de fosfolípidos) en la cual están inmersas diversas proteínas.
Esta bicapa lipídica constituye la estructura básica de la membrana y actúa debarrera relativamente impermeable al paso de la mayoría de las moléculas hidrosolubles. Las moléculas proteicas, que normalmente se hallan “disueltas” en la bicapa lipídica, actúan como mediadores o facilitadores de casi todas las funciones de la membrana, ya sea transportando moléculas específicas a través de ella o catalizando reacciones asociadas a la membrana, como la síntesis de ATP. Algunas...