Composición molecular

Cada capa está compuesta por una sola capa de fosfolípidos y proteínas relacionadas, por lo general en una proporción de 1:1 por peso. Sin embargo, en ciertos casos, como ocurre con las vainas de mielina, el componente lípido supera al componente proteínico en una proporción de 4:1. Ambas capas, que componen la bicapa lipídica en la cual se encuentran suspendidas proteínas, constituye la estructura básica de todas las membranas de la célula (fig. 2-8e).

Cada molécula fosfolipídica de la bicapa lipídica está compuesta por una cabeza polar, localizada en la superficie de la membrana, y dos colas aciladas grasas largas no polares que se proyectan hacia el centro del plasmalema (fig. 2-8e). Las colas aciladas grasas de ambas capas están una frente a la otra dentro de la membrana, y forman enlaces no covalentes débiles entre sí, con lo que conservan unida a la bicapa. Como la molécula fosfolipídica está compuesta por una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica, se dice que la molécula es anfipática.

Las cabezas polares están compuestas por glicerol, al cual se encuentra unido un grupo nitrogenado de carga positiva unido, a su vez, por un grupo fosfato cargado de manera negativa. Las dos colas acílicas grasas, una de las cuales suele encontrarse saturada, están enlazadas de una manera covalente al glicerol. En la membrana celular se encuentran también otras moléculas anfipáticas, como glucolípidos y colesterol. Las moléculas acílicas grasas insaturadas aumentan la fluidez de la membrana, tanto que el colesterol la disminuye.

Los componentes proteínicos del plasmalema abarcan a toda la bicapa lípida como proteínas integrales, o se encuentran unidas a la superficie citoplásmica de la bicapa lípida como proteínas periféricas. Como en su mayor parte las proteínas integrales pasan a través de todo el espesor de la membrana, se conocen también como proteínas transmembranales. Las regiones de las proteínas transmembranales que se proyectan hacia el citoplasma o hacia el espacio extracelular están compuestas por aminoácidos hidrofílicos, en tanto que la región intramembranal está constituida por aminoácidos hidrofóbicos. Las proteínas transmembranales forman a menudo canales iónicos y moléculas proteínicas transportadoras que facilitan el paso de iones y moléculas específicas a través de la membrana celular.

Muchas de estas proteínas son muy largas, y están replegadas de modo que tienen varios pasos a través de la membrana y, por tanto, se conocen como proteínas de multipaso (fig. 2-7t). A menudo los componentes citoplásmico y extracitoplásmico de estas proteínas poseen sitios receptores que son específicos para moléculas de señalamiento particulares. Una vez que se reconocen estas moléculas en sus sitios receptores, las proteínas integrales pueden alterar su configuración y efectuar una función específica.

Como las mismas proteínas membranales integrales tienen capacidad para flotar como "icebergs" en el mar de los fosfolípidos, este modelo se conoce como modelo del mosaico fluido de la estructura membranal. Sin embargo, las proteínas integrales poseen a menudo movilidad limitada nada más, sobre todo en las células polarizadas, en las cuales regiones particulares de la célula efectúan funciones especializadas.

Las proteínas periféricas no suelen formar enlaces covalentes ni con las proteínas integrales ni con los componentes fosfolípidos de la membrana celular. Aunque suelen estar localizadas sobre la superficie citoplámica de la membrana celular, en ocasiones pueden encontrarse sobre la superficie extracelular. Estas proteínas pueden formar enlaces ya sea con las moléculas de fosfolípidos o con las proteínas transmembranales. A menudo se relacionan con un sistema de segundo mensajero de la célula (véase más adelante) o con el citoesqueleto.

La membrana plasmática se puede segmentar, mediante técnicas de criofractura, en sus dos capas con objeto de observar sus superficies hidrofóbicas (fig. 2-9e y 2-10f). La superficie externa de la cara interna se conoce como cara o superficie P (más cercana al protoplasma), y la superficie interna de la cara externa se conoce como cara o superficie E (más cercana al espacio extracelular). Las micrografías electrónicas de las membranas plasmáticas sometidas a criofractura ponen de manifiesto que las proteínas integrales, visualizadas por el sombreado de la réplica, son más numerosas en la cara P que en la cara E (fig.2-10f).

Glucocáliz

Hay una capa blanca, conocida como cubierta celular o glucocáliz, que es a menudo evidente en las micrografías electrónicas de la membrana celular. Esta cubierta suele estar compuesta por cadenas de carbohidratos unidos de manera covalente a las proteínas transmembranales, a las moléculas de fosfolípidos de la cara externa o bien a las dos (fig. 2-8e). De manera adicional, contribuyen también a su formación algunas de las moléculas de la matriz extracelular absorbidas a la superficie celular. Su intensidad y su espesor varían, pero pueden ser hasta de 50 nm en algunas túnicas epiteliales, como las de ciertas regiones de revestimiento del tubo digestivo.