La membrana celular

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La membrana celular: estructura, composición y funciones.
¿Qué es la membrana celular?
La membrana celular es una capa que rodea a la célula para separarla del medio externo. Es una capa fina de alrededor de 75 amstrongs, o lo que es lo mismo 7,5 nanómetros, flexible como veremos más adelante, cualidad que es muy importante para poder desarrollar parte de sus funciones.
La definición de membrana plasmática es que la membrana plasmática es una doble bicapa lipídica con proteínas incrustadas flotando en la membrana que limita la célula separando el interior de la célula, el citoplasma, del medio externo.
Composición de la membrana plasmática
Hay tres tipos de componentes en la membrana celular: lípidos, proteínas y glúcidos. Vamos a ver con más detalle cada uno de ellos.
Lípidos
Los componentes mayoritarios de la membrana plasmática son los lípidos, que forman alrededor del 50% de la masa de la membrana, aunque este porcentaje es variable según sea membrana celular externa o membrana de algunos de los orgánulos del interior de la célula. Por ejemplo, la mitocondria tiene una mayor proporción de proteínas por la cantidad de reacciones químicas que se producen en su membrana. 
Fosfolípidos
Los lípidos de la membrana plasmática son fosfolípidos que tienen una característica muy importante para la formación de la membrana: son anfifílicos (o también llamados anfipáticos). 
Otros lípidos de la membrana de las células
Entre otros lípidos que se pueden encontrar en la membrana se encuentran esteroles y glucolípidos.
Esteroles
Entre los esteroles, el más conocido y relevante es el colesterol. El colesterol tiene un papel importante en la fluidez de la membrana ya que por una parte aporta rigidez en los puntos en los que se sitúa, pero por otra cuando hay bajas temperaturas mantiene la fluidez.
Glucolípidos
Los glucolípidos son otros de los lípidos que se encuentran en las membranas celulares. Están formados por un glúcido de cadena corta y una ceramida que a su vez está formada por esfingosina más un ácido graso. Por este motivo, también se llaman esfingoglucolípidos.
Se comportan de la misma manera que los fosfolípidos de la membrana con el glúcido y ácido graso como parte hidrofílica y las colas hidrocarbonadas como parte hidrófoba. El glúcido tiene funciones importantes como reconocimiento celular o también como receptor antigénico. Los glucolípidos se encuentran en la cara externa de la membrana, no en la parte del citosol.
Algunos tipos de glucolípidos son:
· Cerebrósidos: pueden ser de dos tipos, los que tienen galactosa y se llaman galactocerebrósidos y se encuentran en los tejidos nerviosos animales formando parte de la vaina de mielina, y los glucocerebrósidos que en lugar de galactosa tienen glucosa y se encuentran en los tejidos no nerviosos.
· Globósidos: son un tipo de esfingolípidos que solo aparecen en las células progenitoras de los eritrocitos, en miocitos del corazón, células endoteliales y en algunos otros órganos como el hígado, el riñón y el bazo. Su función está involucrada en el reconocimiento de la membrana.
· Gangliópsidos: son los más complejos y aparecen en grandes cantidades en las células ganglionares del sistema nervioso central, especialmente en las terminaciones nerviosas. Suponen hasta el 6% de los lípidos de membrana de la materia gris del cerebro humano. Su principal función es ser receptores de membrana. 
Proteínas de membrana
Las proteínas son otro de los constituyentes principales de la membrana y son de dos tipos: integrales de membrana y periféricas. Una de las diferencias principales entre ellas es que las proteínas integrales de membrana sólo se pueden eliminar por la rotura de la bicapa lipídica por acción de un detergente, mientras que las periféricas pueden separarse con otros tipos de extracción más complejos y delicados pero que mantienen intacta la bicapa. 
Proteínas integrales de membrana
Las proteínas integrales de membrana están embebidas dentro de la membrana y muchas de ellas son capaces de atravesarla dejando partes expuestas a cada uno de los lados de la membrana, otras están ancladas de una manera u otra a la membrana.
Estas proteínas integrales de membrana también se llaman proteínas transmembrana. Al igual que sucede con los fosfolípidos, estas proteínas son anfipáticas quedando expuestas al medio extracelular e intracelular parte hidrofílica. Muchas de las proteínas transmembrana tienen adicionados carbohidratos que quedan expuestos en la superficie de la célula para desarrollar funciones específicas como las interacciones célula-célula.
Hay otras proteínas que se encuentran únicamente en la parte interna de la célula, y se asocian a la parte interna de la bicapa lipídica, formando un parte de ellas de la monocapa, ya que al ser anfipáticas, una parte se embebe en la parte lipídica de la membrana y la otra parte queda expuesta al citosol al ser hidrofílica.
Otras proteínas se encuentran enteramente por fuera de la bicapa lipídica (ya sea por dentro o por fuera de la célula), y están ancladas por uno o dos grupos lipídicos.
Proteínas periféricas de membrana
Las proteínas periféricas de membrana no están insertadas en la membrana si no que están asociadas de forma indirecta mediante la interacción con las proteínas de membrana.
Glúcidos o carbohidratos de membrana
Los glúcidos que forman parte de la membrana celular se encuentran o bien adheridos a los lípidos de la membrana o bien adheridos a las proteínas, cuando las proteínas están adheridas a cadenas cortas de azúcares (oligosacáridos) se llaman glucoproteínas mientras que si se unen a cadenas más largas de polisacáridos se llaman proteoglucanos.
En cualquier caso, los carbohidratos siempre se encuentran en el lado extracelular, nunca en el lado citosólico. A todo ese recubrimiento general de hidratos de carbono se le denomina capa de hidratos de carbono y es la responsable de algunas de las funciones de la membrana celular que veremos más adelante.
Esta capa de hidratos de carbono juega un papel muy importante ya que es la encargada de caracterizar a las células especializadas en una función determinada, y es la responsable del reconocimiento celular en las interacciones de las mismas.
Por otra parte, la capa de carbohidratos absorbe agua gracias a los propios carbohidratos por lo que sirve para conferir una superficie viscosa a la célula que permite a las células móviles como glóbulos rojos, blancos… pasar fácilmente por canales estrechos y no adherirse a las paredes de los vasos sanguíneos. 
Bicapa lipídica
Se dice que es una bicapa porque hay dos capas de fosfolípidos anfipáticos, donde las cabezas hidrofílicas se encuentran hacia el exterior y las colas hidrofóbicas se encuentran hacia el interior, unidas formando una doble capa en forma de empalizada. Esta estructura funciona porque la célula con su bicapa lipídica está en un medio acuoso que permite que los fosfolípidos adopten de manera espontánea esta estructura.
Las capas interior y exterior de la membrana difieren en la composición química, tanto en los lípidos como en las proteínas. Dependiendo del tipo de célula la capa externa puede ser más rica en glucolípidos y glucoproteínas
Modelo de membrana de mosaico fluido
El modelo de mosaico fluido fue propuesto por Jonathan Singer y Garth Nicolson en 1972. Según este modelo, las proteínas están insertadas en la bicapa lipídica y los fosfolípidos confieren la organización estructural básica de la membrana.
Los lípidos y las proteínas parecen estar anclados en una posición fija e inamovible pero realmente la estructura es fluida. Hay proteínas que pueden desplazarse lateralmente por la bicapa, acoplándose y desacoplándose según las interacciones moleculares propias de la vida de la célula. De esta forma la estructura de fosfolípidos y proteínas cambia en el tiempo, con una estructura en mosaico. 
Principales funciones de la membrana plasmática
La membrana plasmática tiene varias funciones que desglosamos a continuación:
· Limitar la célula, separando el citoplasma y los orgánulos del medioexterior.
· División celular: la membrana está implicada en el control y desarrollo de la división celular o citocinesis.
· Endocitosis y exocitosis: la membrana está relacionada con la captación de partículas de gran tamaño (endocitosis) y con la secreción de sustancias al exterior (exocitosis).
· Regular el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el exterior de la célula para mantener estable el interior de la célula. Esto lo realiza a través de las proteínas que hay insertadas en la membrana, que desarrollan funciones de transporte de moléculas que no pueden atravesar la bicapa lipídica. Por este motivo se dice que la membrana plasmática tiene permeabilidad selectiva.
· Desarrolla funciones de comunicación y adhesión con otras células a través de otras proteínas, recibiendo y enviando señales químicas a otras células.
· Participar en reacciones químicas a través de proteínas que actúan como enzimas. Por ejemplo, el caso de la cadena respiratoria en las mitocondrias o la fotosíntesis en cloroplastos.
· Permite el reconocimiento y la identificación celular. Tanto para desarrollar funciones habituales de la célula como para la inmunidad celular. A través de los oligosacáridos de la superficie de la membrana, como es el caso de los grupos sanguíneos, o a través de glucolípidos que pueden tener propiedades antigénicas.
· Servir de fijación para los receptores de superficie pudiendo fijar ciertas sustancias o enzimas.
· Participa en la neurotransmisión neuronal como por ejemplo, la transmisión del impulso nervioso.
· Servir de soporte estructural para la célula. El citoesqueleto se ancla a la membrana celular para mantener la estructura de la célula.