Al microscopio se encuentra un límite distinto entre la célula y su entorno, que recibe el nombre de membrana plasmática o membrana celular. Esta membrana separa la célula de su entorno. Los lípidos y las proteínas son los principales componentes de las membranas celulares, con unos pocos azúcares. Los lípidos representan alrededor del 50%, las proteínas alrededor del 40% y los azúcares el resto. El modelo de mosaico fluido es el modelo actual ampliamente aceptado que describe la estructura y el comportamiento de la membrana celular. La bicapa de fosfolípidos es el andamiaje básico donde se incrustan las moléculas de proteínas. No es estática, sino similar al cristal líquido: no sólo puede fluir como un líquido, sino que la estructura básica de la membrana permanece inalterada durante el movimiento. Esta movilidad es la base del intercambio de materiales y la transferencia de información en la biomembrana.
Lípidos
La mayoría de los lípidos son fosfolípidos anfóteros que forman una bicapa como columna vertebral de la membrana: sus cabezas con grupos fosfóricos hidrófilos se orientan hacia la solución acuosa y las colas de ácidos grasos hidrófobos apuntan hacia el interior de la bicapa. Las débiles interacciones hidrófobas y las colas curvadas que resultan de los dobles enlaces hacen que los fosfolípidos no estén muy apretados. Por ello, la membrana celular no es estacionaria, sino que puede fluir como un líquido. La cantidad de ácidos grasos insaturados y su longitud desempeñan un papel clave en su fluidez. Cuantos más dobles enlaces haya en los ácidos grasos y más cortas sean las cadenas de ácidos grasos, mayor será la fluidez de la membrana, y viceversa. La temperatura también tiene un efecto significativo en el movimiento de la membrana: si la temperatura es demasiado baja, la membrana se solidificará y se volverá inmóvil, y viceversa.
Los esteroides regulan la estabilidad y fluidez de la membrana
Si no hay otras moléculas en la membrana, la bicapa lipídica es una estructura repetitiva ordenada, que tiende a cristalizarse a bajas temperaturas. Los esteroides pueden introducirse en la membrana para separar los lípidos adyacentes, alterando la estructura repetitiva y reduciendo su capacidad de empaquetarse estrechamente. El resultado es una membrana que fluye incluso a bajas temperaturas. Los enlaces de hidrógeno y las interacciones hidrófobas de los esteroides y los lípidos contribuyen a aumentar la estabilidad y la elasticidad de las membranas celulares, lo que les permite resistir mejor las tensiones y los cambios. Cuando la temperatura es demasiado alta, estas interacciones dificultan el libre movimiento de las moléculas e impiden que la membrana se convierta en un estado líquido desordenado.
Sin embargo, si el nivel de esteroide es demasiado alto o demasiado bajo, provocará inestabilidad. Niveles elevados de esteroides pueden provocar una rigidez excesiva de la membrana, volviéndola rígida y dificultando el transporte de sustancias. Por otro lado, unos niveles bajos de esteroides pueden provocar una fluidez excesiva, haciendo que la membrana esté suelta y sea vulnerable a los daños. Por lo tanto, unos niveles moderados de esteroides son esenciales para mantener la estabilidad y la función de las membranas celulares.
Proteínas integradas en la membrana plasmática
La membrana celular es rica en proteínas que desempeñan diversas funciones. Estas proteínas se dividen en proteínas integrales y proteínas periféricas. Proteínas integrales: Algunas están incrustadas en la membrana con sus puntas expuestas, mientras que otras son proteínas grandes que abarcan ambos lados de la membrana; sus partes hidrófobas están situadas en el centro de la membrana, mientras que las partes hidrófilas están expuestas en la superficie. Proteínas periféricas: no están incrustadas en la membrana y están unidas a la parte hidrófila de la proteína o al lípido por enlaces iónicos u otros enlaces más débiles como apéndices; estas proteínas se desprenden de la membrana celular cuando aumenta la temperatura de la solución o cambia la concentración de iones.
Movimiento de las proteínas en el plano de la membrana
Algunas proteínas están unidas al citoesqueleto para mantenerse de forma estacionaria; otras pueden moverse dentro de la membrana celular de varias formas, como la difusión lateral, la difusión rotacional y la difusión transversal (también conocida como flip-flop). El movimiento de las proteínas dentro de la membrana celular está influido por diversos factores, como la temperatura, el tamaño y la forma de la proteína, la composición lipídica de la membrana y la presencia de otras proteínas o moléculas dentro de la membrana.
La difusión lateral se refiere al movimiento de las proteínas dentro del plano de la membrana, de una zona de la membrana a otra. Este tipo de movimiento es relativamente rápido y es la forma más común en que las proteínas se mueven dentro de la membrana.
La difusión rotacional se refiere a la rotación de una proteína alrededor de su eje largo dentro de la membrana. Este tipo de movimiento es relativamente lento y se cree que desempeña un papel importante.
La difusión transversal, o flip-flop, se refiere al movimiento de una proteína de un lado a otro de la membrana. Este tipo de movimiento es relativamente raro y requiere que la proteína atraviese el interior hidrofóbico de la membrana.
Carbohidratos
Los carbohidratos de membrana son generalmente cadenas cortas y ramificadas. La mayoría están unidos covalentemente a proteínas de la membrana para formar glicoproteínas. Otros están unidos covalentemente a lípidos, que se denominan glucolípidos. La gran variedad de azúcares de membrana presentes en la membrana plasmática extracelular desempeña un papel clave en el reconocimiento célula-célula. Varían de una especie a otra, de un individuo a otro de la misma especie e incluso de una célula a otra del mismo individuo. Por ejemplo, las diferencias en las glicoproteínas dan lugar a cuatro tipos de sangre: A, B, AB y O.