Permeabilidad selectiva de la membrana plasmática

La membrana biológica es un ejemplo sofisticado de estructura supramolecular -muchas moléculas ordenadas en un nivel de organización más elevado- con propiedades que superan las de las moléculas individuales. El modelo de mosaico fluido ayuda a explicar de qué modo las membranas regulan el tránsito molecular de la célula.

Un tráfico continuo de pequeñas moléculas e iones se desplaza a través de la membrana en ambas direcciones. Aunque el tránsito de sustancias a través de la membrana es intenso, las membranas celulares son selectivamente permeables y las sustancias no cruzan esta barrera de forma indiscriminadas. La célula tiene la capacidad de captar muchas variedades de iones y moléculas pequeñas y excluir otras. Además, las sustancias que se desplazan a través de las membranas y lo hacen a diferentes velocidades.

La permeabilidad de la bicapa lipídica

Las moléculas hidrófobas (no polares), como los hidrocarburos, el dióxido de carbono y el oxígeno, pueden disolverse en la bicapa lipídica de la membrana y atravesarla con facilidad, sin la ayuda de las proteínas de membrana. Sin embargo, el núcleo centro hidrófobo de la membrana impide el paso directo de iones y moléculas polares, que son hidrófilas, a través de la membrana. Las moléculas polares, como la glucosa y otros hidratos de carbono, pasan solamente de forma lenta a través de la bicapa lipídica, e incluso el agua, una molécula polar extremadamente pequeña, no la atraviesan muy rápidamente. Un átomo o molécula cargados, rodeados por su capa de agua encuentran aún más dificultades para penetrar la capa hidrófoba de la membrana. La bicapa lipídica es solamente una parte de la historia de la permeabilidad selectiva de la membrana. Las proteínas embebidas en la membrana desempeñan un papel clave en la regulación del transporte.

Proteínas de transporte

Las membranas de la célula son permeables a iones específicos y a una variedad de moléculas polares. Estas sustancias hidrófilas pueden evitar el contacto con la bicapa lipídica pasando a través de proteínas de transporte que atraviesan la membrana. Algunas proteínas de transporte, denominadas proteínas de canal, funcionan formando un canal hidrófilo que determinadas moléculas o iones atómicos utilizan como un túnel para atravesar la membrana. Por ejemplo, el paso de las moléculas de agua a través de las membranas de ciertas células se ve enormemente facilitado por canales proteicos conocidos como acuaporinas. Otras proteínas de transporte, denominadas proteínas transportadoras, toman las sustancias y cambian de forma trasladándolas a través de la membrana. En ambos casos, la proteína de transporte es específica de la sustancia que traslada y permite únicamente a ciertas sustancias atravesar la membrana.

Por ello, la permeabilidad selectiva de la membrana depende tanto de la barrera discriminatoria de la bicapa lipídica como también de las proteínas de transporte embebidos en la membrana.