Las membranas celulares son estructuras contradictorias.
Estas películas oleosas son cientos de veces más delgadas
que un hilo de seda de araña, pero
lo suficientemente fuerte para proteger los contenidos delicados de la vida:
el citoplasma acuoso de la célula, el material genético, los organelos,
y todas las moléculas que necesita para sobrevivir.
¿Cómo funciona la membrana y de dónde proviene esa fuerza?
En primer lugar, es tentador pensar en una membrana celular
como la piel apretada de un globo,
pero en realidad es algo mucho más complejo.
En realidad, está constantemente en movimiento,
desplazando los componentes hacia atrás y adelante para ayudar a la célula
a tomar los alimentos, a eliminar los residuos,
a dejar a moléculas específicas dentro o fuera,
a comunicarse con otras células,
a recopilar información sobre el medio ambiente,
y a autorepararse.
La membrana celular obtiene esta elasticidad, flexibilidad y funcionalidad
combinando una variedad de componentes flotantes
que los biólogos llaman mosaico fluido.
El componente primario del mosaico fluido
es una molécula simple llamada fosfolípido.
Un fosfolípido tiene una cabeza polar, cargada eléctricamente,
que atrae agua,
y una cola no polar, que la repele.
Se emparejan cola con cola en una hoja de dos capas
solo de 5 a 10 nanómetros de espesor que se extiende alrededor de la célula.
Las cabezas apuntan hacia el citoplasma
y hacia afuera hacia el fluido acuoso externo a la célula
con las colas de lípidos intercaladas entre ellas.
Esta bicapa, que a temperatura corporal tiene la consistencia del aceite vegetal,
está tachonada con otros tipos de moléculas,
incluyendo proteínas,
carbohidratos,
y colesterol.
El colesterol mantiene la membrana en la fluidez correcta.
También ayuda a regular la comunicación entre las células.
A veces, las células hablan entre sí
liberando y capturando productos químicos y proteínas.
La liberación de proteínas es fácil,
pero la captura de ellas es más complicada.
Esto sucede a través de un proceso llamado endocitosis
en la que secciones de la membrana envuelven sustancias
y las transportan a la célula como vesículas.
Una vez liberados los contenidos,
las vesículas son recicladas y devueltas a la membrana celular.
Los componentes más complejos del mosaico fluido son las proteínas.
Uno de sus trabajos clave es asegurarse
de que las moléculas correctas entren y salgan de la célula.
Las moléculas no polares, como el oxígeno,
dióxido de carbono,
y ciertas vitaminas
puede cruzar la bicapa de fosfolípidos fácilmente.
Pero las moléculas polares y cargadas no pueden pasar por la capa interna grasa.
Las proteínas transmembranas se extienden por la bicapa para crear canales
que permiten entrar a moléculas específicas,
como los iones de sodio y potasio.
Las proteínas periféricas que flotan en la cara interna de la bicapa
ayudan a anclar la membrana a la estructura interior de la célula.
Otras proteínas en membranas celulares ayudan a fundir dos bicapas diferentes.
Eso puede funcionar a nuestro favor,
como cuando un espermatozoide fertiliza un óvulo,
pero también nos daña, como ocurre cuando un virus entra en una célula.
Y algunas proteínas se mueven dentro del mosaico fluido,
formando complejos que realizan trabajos específicos.
Por ejemplo, un complejo puede activar células en nuestro sistema inmunológico,
que luego se separan, cuando el trabajo ha terminado.
Las membranas celulares son también el sitio de una guerra en curso
entre nosotros y todas las cosas que quieren infectarnos.
De hecho, algunas de las sustancias más tóxicas que conocemos
son proteínas que rompen la membrana producidas por bacterias infecciosas.
Estas toxinas formadoras de poros perforan grandes agujeros en membranas celulares,
haciendo que el contenido de una celda se escape.
Los científicos trabajan en el desarrollo de maneras de defenderse contra ellas,
como usar una nano-esponja que salve nuestras células
absorbiendo las toxinas que dañan la membrana.
El mosaico fluido es lo que hace posible todas las funciones de la vida.
Sin una membrana celular, no podría haber células,
y sin células, no habría bacterias,
ni parásitos,
ni hongos,
ni animales,
ni tampoco nosotros.