2.3 Estructura y permeabilidad de la membrana celular

Las membranas biológicas actúan como una barrera para las moléculas polares, sin embargo, son más permeables a las pequeñas moléculas no polares o hidrófobas. Estas moléculas pueden pasar fácilmente a través de la bicapa de lípidos hidrófobos que forman la membrana celular. El oxígeno y el dióxido de carbono son ejemplos de moléculas pequeñas y no polares que pueden atravesar la bicapa de lípidos con rapidez. A pesar de que las moléculas de agua son polares, su tamaño es lo suficientemente pequeño para pasar a través de los espacios entre las cadenas de ácidos grasos de la bicapa, aunque su paso es más lento que el de las moléculas no polares. (Audesirk et al., 2013).

Por otro lado, la bicapa de lípidos de la membrana es relativamente impermeable a los iones cargados, lo que significa que las moléculas polares más grandes y los iones atraviesan la bicapa de manera más lenta. La glucosa, los aminoácidos y otros compuestos necesarios en el metabolismo también son moléculas polares que atraviesan la bicapa de lípidos lentamente. (ver figura 2-3) Aunque este proceso es lento, es ventajoso para las células, ya que la impermeabilidad de la membrana plasmática les permite mantener estos compuestos dentro de la célula. (Solomon et al., 2015).

Figura 2-3 Membrana semipermeable.

Nota. Semipermeable membrane de Freemesm, 2013, Wikimedia Commons (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Semipermeable_membrane_(s vg).svg). CC0.

Las proteínas de transporte son cruciales para el transporte de moléculas a través de las membranas biológicas. Los sistemas de proteínas de transporte evolucionaron temprano en el origen de las células y se han encontrado en todas las membranas biológicas. Hay dos tipos principales de proteínas de transporte: las proteínastransportadoras y las proteínas de canal. Cada tipo de proteína de transporte traslada un tipo específico de molécula o grupo de sustancias relacionadas. Las proteínas transportadoras cambian de forma cuando se unen al ion o a la molécula, lo que provoca el movimiento de la molécula a través de la membrana. Los transportadores ABC son un grupo de proteínas transportadoras que usan la energía donada por el ATP para el traslado de ciertos iones, azúcares y polipéptidos a través de las membranas celulares.

Por otro lado, las proteínas de canal forman túneles o poros a través de la membrana, regulando el paso de materiales mediante la apertura y cierre de las puertas que los bloquean en respuesta a cambios eléctricos, estímulos químicos o mecánicos. Las porinas son proteínas transmembrana de canal que permiten que diversos solutos o agua pasen a través de las membranas. Las acuaporinas son proteínas transmembrana de canal que facilitan el traslado rápido de agua a través de la membrana plasmática y son muy selectivas, no permitiendo el paso de iones y otras moléculas pequeñas. Las proteínas de transporte son fundamentales para el funcionamientocelular,y sudisfunción puede llevar a enfermedades humanas, como la fibrosis quística. La figura 2-4 resume la información expuesta. (Solomon et al., 2013)