La estructura típica de la membrana celular consiste en una bicapa de fosfolípidos entre dos capas de proteínas ubicadas al nivel de las superficies de separación entre las fases interna y externa de la célula. La capa de lípidos es bimolecular, con los grupos polares enfrentados a la capa de proteínas, mientras que los grupos apolares se enfrentan entre sí con una función de aislamiento.
Las membranas celulares, con un grosor de solo 90 A, no son visibles bajo el microscopio de luz transmitida. Antes del advenimiento de la microscopía electrónica, los citólogos asumían que la célula estaba rodeada por una película invisible, porque si esta película hipotética se rompía, se podía ver el contenido de la célula goteando. Hoy con el microscopio electrónico, la membrana puede visualizarse como una delgada doble línea continua Según las hipótesis actuales, la membrana se compone esencialmente de moléculas de fosfolípidos y colesterol dispuestas de tal manera que sus colas hidrófobas se vuelvan hacia adentro.
Las cadenas polipeptídicas de las moléculas de proteína de membrana son perpendiculares a las moléculas de lípidos y se cree que mantienen la cohesión entre las diferentes partes de la membrana plasmática.
La estructura membranosa realiza la tarea de tener que separar el ambiente celular del extracelular, el núcleo del citoplasma, y también el material dentro de los diversos orgánulos de la matriz citoplasmática.
En cada célula, sea animal o vegetal, la capa periférica del protoplasma tiene las características morfológicas y funcionales de una membrana colocada para separar dos ambientes diferentes, que se pueden identificar con soluciones que tienen diferentes características y composiciones químico-físicas. La función de este diafragma es permitir el paso del agua y otros pequeños solutos al interior de la celda, mientras se opone a solutos de alto peso molecular. En general, la dirección del flujo está determinada por la concentración de la composición de la solución en los lados. de la membrana, el flujo siempre ocurre en la dirección de la solución más diluida a la más concentrada: es decir, tiende a equilibrar las dos concentraciones y cesa cuando se alcanza la igualdad. La presión necesaria para detener completamente este movimiento se llama presión osmótica. Es tanto mayor cuanto más concentrada es la solución.
La membrana celular no es una membrana semipermeable ideal, ya que es impermeable a algunos, pero no a todos, los solutos presentes. La permeabilidad o no de la membrana a los solutos no depende exclusivamente de sus características estructurales químico-físicas, sino en gran medida de fenómenos íntimamente ligados al metabolismo celular.
Las células, en relación a su comportamiento relativo a la presión osmótica y la presión ambiental, se dividen en: poiquilosmóticas y homoosmóticas. Los primeros tienen una presión osmótica igual o casi a la de su entorno, los segundos son capaces de mantener una presión osmótica dentro de una amplia latitud de valores, muy diferente a los ambientales. Teniendo en cuenta estas características del comportamiento de las células animales y vegetales, J. Traube creó un aparato especial, constituido precisamente por una membrana semipermeable, que debía reproducir artificialmente el comportamiento de las células vivas ante determinadas soluciones. Inicialmente se utilizó una película de ferrocianuro de cobre como membrana; posteriormente se introdujeron membranas semipermeables con las que se pudo conocer la entidad de presiones osmóticas considerables.
Finalmente, se puede afirmar que el paso de las diversas sustancias a través de la membrana plasmática puede ocurrir por simple difusión, facilitado o por transporte activo.
Difusión simple: transporte pasivo a través de la bicapa lipídica. La difusión es el movimiento de moléculas de una zona a otra siguiendo su agitación térmica aleatoria. En la difusión simple, la permeabilidad de la membrana está determinada por los siguientes factores: (a) la solubilidad en grasa de la sustancia que se difunde, (b) el tamaño y la forma de las moléculas en difusión, (c) la temperatura y (d) el espesor de la membrana.
Difusión facilitada: transporte pasivo a través de proteínas de membrana. La difusión facilitada es operada por dos tipos de proteínas transportadoras: (a) transportadores, que unen moléculas en un lado de la membrana y las transportan al otro gracias a una modificación conformacional, y (b) canales, que forman poros que se extienden desde uno. lado de la membrana al otro. En la difusión facilitada, la permeabilidad de la membrana está determinada por dos factores: (a) la velocidad de transporte de los portadores o canales individuales y (b) el número de portadores o canales presentes en la membrana.
Transporte activo. Hay dos tipos principales de transporte activo: transporte activo primario, que utiliza ATP u otras formas de energía química, y transporte activo secundario, que utiliza el gradiente electroquímico de una sustancia como fuente de energía para inducir el transporte activo de una sustancia alta.
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