¡Esta es una pregunta muy breve que tiene una respuesta indefinidamente larga! No sé qué nivel de tu biología estás estudiando, pero supongo que estás en el proceso de, o has estudiado previamente, la biología de la escuela secundaria. La respuesta obviamente será muy técnica, por lo que es conveniente que hagas tu propia lectura y Google para aclarar lo que no entiendas. Siéntase libre de dejar cualquier pregunta en los comentarios a continuación también. Además, no copie mi respuesta al por mayor para su ensayo de Biología; es muy poco atractivo y no te hará más inteligente.
Aquí hay algunos puntos que ofrecen una amplia visión general de las funciones de una membrana celular en una célula eucariótica generalizada:
Primero, debes entender la estructura de la membrana celular. Estudia el diagrama a continuación:
1.
La membrana celular es bicapa de fosfolípidos. Cada molécula de fosfolípido es de naturaleza anfipática, es decir, tiene una cabeza de fosfato hidrófila (“amante del agua”) y una cola de hidrocarburo hidrofóbica (“que odia el agua”). Las colas de hidrocarburos hidrofóbicos forman el núcleo de la membrana que excluye el agua y evita que entre o salga de la célula. Las cabezas hidrófilas de fosfato interactúan con el medio acuoso tanto dentro como fuera de la célula y estabilizan la membrana.
Intercalados entre los fosfolípidos hay moléculas de colesterol y una variedad de proteínas cuyas funciones abordaremos más adelante. Para la membrana de la superficie celular en particular, también existen otras moléculas, como glicoproteínas (proteína + carbohidrato) y glucolípidos (fosfolípido + carbohidrato).
Debido a esta estructura de la membrana celular, sirve para:
1. Separar los contenidos de la celda del entorno externo. Esta membrana se conoce específicamente como la membrana de la superficie celular.
2. Permitir la formación de orgánulos dentro de la célula. Por ejemplo, las vesículas y los lisosomas son orgánulos de una sola membrana, mientras que las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos de doble membrana. La ventaja de la membrana es que permite el desarrollo de vías bioquímicas especializadas dentro del orgánulo. La mayor concentración de enzimas y sustratos dentro del orgánulo acelera las reacciones químicas. Además, las condiciones dentro del orgánulo, como el pH, se pueden ajustar para que sean favorables a ciertas reacciones químicas. Por ejemplo, los lisosomas tienen un pH ácido que se requiere para la función óptima de ciertas enzimas digestivas.
3. Regule el movimiento de sustancias dentro y fuera de la celda. Por ejemplo, las acuaporinas en la membrana de la superficie celular permiten que el agua ingrese a la célula por ósmosis. Las proteínas transportadoras de glucosa transportan específicamente la glucosa dentro y fuera de las células. Los canales de iones controlan el movimiento de iones dentro y fuera de la célula. El transporte a granel tal como exocitosis y endocitosis, obviamente, solo puede ocurrir en presencia de membranas. Sin embargo, las sustancias solubles en lípidos, como las hormonas esteroides y las moléculas pequeñas como el oxígeno, pueden difundirse libremente a través de la membrana celular.
Dentro de la célula, el movimiento de sustancias a través de las membranas también debe controlarse para que puedan ocurrir ciertos procesos. Por ejemplo, la membrana mitocondrial interna contiene bombas de protones que sirven para bombear protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana. Estos protones vuelven a la matriz a través de la proteína de membrana y la enzima ATP sintasa a través de un proceso conocido como quimiosmosis. La quimiosmosis libera energía que se usa para fosforilar ADP en ATP.
Un ejemplo específico de un proceso en el cual la regulación de sustancias a través de la membrana es importante es en la generación de potenciales de acción en una célula nerviosa. El proceso implica canales de Na + y K + controlados por voltaje. Las capas de fosfolípidos de la vaina de mielina que se envuelve alrededor de los axones de las neuronas sirven para evitar la fuga de iones y la pérdida de transmisión eléctrica. Esto funciona porque los iones son hidrofílicos y no pueden pasar a través de la mielina.
4. Permita que las células se comuniquen entre sí. Los glucolípidos y las glicoproteínas tienen cadenas de carbohidratos que permiten que ciertos tipos de células se reconozcan entre sí.
5. Permita que la célula responda a las señales del entorno externo. Por ejemplo, los receptores tirosina quinasas reconocen y se unen a la insulina. Los receptores acoplados a la proteína G reconocen la adrenalina (epinefrina).
6. El colesterol ayuda a regular la fluidez de la membrana celular. A bajas temperaturas, aumenta la fluidez de la membrana de la superficie celular al interrumpir el empaquetado de los fosfolípidos. A altas temperaturas, atrae las moléculas de fosfolípidos más cerca y disminuye la fluidez. El contenido de colesterol diferente de las membranas celulares se puede utilizar para explicar por qué ciertos tipos de verduras crecen bien a ciertas temperaturas y no en otras.
7. Ciertas enzimas, por ejemplo, la adenilil ciclasa que convierte el ATP en cAMP, se encuentran en la membrana de la superficie celular. Las proteínas de la cadena de transporte de electrones utilizadas en la respiración están incrustadas en la membrana mitocondrial interna, lo cual es importante porque permite que las proteínas de transporte de electrones se organicen espacialmente para aumentar el poder oxidante.
8. Dentro de la célula, tienes el sistema de endomembrana. Los lisosomas están involucrados en procesos como la digestión intracelular e incluso la autofagia en donde la célula se digiere a sí misma. El aparato de Golgi permite que ocurran modificaciones postraduccionales de las proteínas. El retículo endoplásmico liso permite la desintoxicación y la síntesis de lípidos. Las vesículas permiten la liberación y la aceptación de sustancias por exocitosis y endocitosis, respectivamente. El retículo endoplásmico rugoso es un sitio de síntesis de proteínas. Protege las nuevas cadenas polipeptídicas del entorno para permitir que se doblen en la forma 3D correcta.
9. Algunas proteínas integrales están unidas al citoesqueleto de la célula. Esto proporciona soporte estructural y mantiene la forma de la celda.