Membrana Celular
La membrana celular es el límite externo delgado y flexible de una célula que controla qué sustancias entran y salen.
Definition
La membrana celular es la capa externa delgada que mantiene unida a una célula y funciona como una puerta, dejando entrar cosas como alimento y agua y manteniendo fuera a otras. También llamada membrana plasmática, es una barrera selectivamente permeable construida a partir de una doble capa de fosfolípidos con proteínas incrustadas, y regula el paso de materiales mediante difusión, ósmosis y transporte activo; toda célula, procarionte o eucarionte, tiene una. En detalle, es un mosaico fluido de fosfolípidos anfipáticos en una bicapa de unos $7$ a $8\ \text{nm}$ de espesor, con colesterol que ajusta la fluidez y proteínas integrales y periféricas que actúan como canales, transportadores, bombas, receptores y anclajes. Las colas hidrofóbicas apuntan hacia adentro y excluyen a los solutos polares y cargados, así que estos dependen de proteínas de transporte para cruzar. Un gradiente electroquímico a través de la membrana, típicamente de $-70\ \text{mV}$ en una neurona en reposo, almacena energía usada para la señalización y el transporte activo secundario.
Example
Cuando bebes agua, esta pasa a través de las membranas de tus células para entrar, y los desechos salen de la misma manera. El oxígeno y el dióxido de carbono son pequeños y no polares, así que se deslizan directamente a través de la bicapa; la glucosa es más grande y polar, así que necesita una proteína transportadora; y los iones de sodio se bombean hacia afuera en contra de su gradiente usando ATP. La bomba de sodio y potasio mueve $3$ iones Na$^+$ hacia afuera y $2$ iones K$^+$ hacia adentro por cada ATP hidrolizado, y una neurona en reposo gasta una gran parte de su presupuesto de ATP en esta bomba para mantener los gradientes que hacen posible un potencial de acción.
Key Insight
La membrana no es una pared sólida; es más parecida a una burbuja de jabón que se dobla y se repara a sí misma, con pequeñas puertas incorporadas. Selectivamente permeable significa que la membrana elige, y sin ese control una célula se llenaría de sal, perdería su azúcar y dejaría de funcionar en cuestión de minutos. La membrana es donde la química se convierte en fisiología: los gradientes de iones a través de ella son la base de los impulsos nerviosos, la contracción muscular, la función renal y la síntesis de ATP en las mitocondrias.