De todos los problemas bioéticos planteados por la ingeniería genética hay uno que se ha convertido últimamente en el centro de debate público: la clonación. La clonación es una forma de reproducción no sexual, que se da naturalmente en muchas plantas junto a la reproducción sexual y que, a diferencia de esta última, produce copias genéticas exactas de la planta originaria. Los ejemplos más conocidos son las patatas y las fresas.
Es el órgano que interviene y regula las interacciones de la célula con todos los componentes del medio, ya se trate de pequeñas moléculas, grandes moléculas u otras células.
Unidad de membrana. Con el microscopio óptico la membrana celular aparece como una interfase entre la célula y su medio, pero en macrofotografías electrónicas, tiene una característica propia, que se observa claramente cuando el corte es normal al plano de la membrana. Se trata de dos bandas densas de unos 2,5 nm de ancho, separadas por una banda clara de unos 3 nm de ancho. Se suele denominar a esta estructura en capas, como unidad de membrana.
Doble cara lipídica: la barrera de difusión. El componente básico del Plasmalema es una doble capa de moléculas de lípidos polares o anfipaticas, es decir fosfolipidos, glucolipidos y colesterol. Esta doble capa actúa como una barrera de difusión para el agua y los solutos hidrofilicos; las moléculas liposolubles, incluyendo el oxígeno (02), y el CO2, la atraviesan fácilmente.
La doble capa es líquida a la temperatura del medio y las células tratan por todos los medios de mantenerla en ese estado, cuando varia la temperatura del ambiente. Controlan su viscosidad modificando los grupos acilo grasos de sus fosfolipidos.
Transporte: canales y bombas. La permeabilidad inherentemente baja de la doble capa lipídica para las moléculas hidrofilicas aumenta y se torna selectiva para las moléculas proteicas que pasan a través de ella. Estas proteínas actúan como:
- Canales o poros para diversos iones.
- Transportadores específicos de metabolitos (aminoácidos, monosacáridos).
- Bombas que concentran preferentemente ciertos iones, como el K, Na, Ca, etc, en el interior de la célula, manteniendo al mismo tiempo la concentración de otros iones muy debajo de la del ambiente.
Estas bombas necesitan energía metabólica, proporcionada en forma de adenosintrifosfato (ATP) para transportar iones en contra de gradientes de concentración, en un proceso que se denomina transporte activo. La bomba que más se ha estudiado es la ATPasa dependiente de Na+K+, también llamada como ATPasa de transporte de células de mamífero.
Actúa continuamente contra las perdidas (por los poros o canales) y con su actividad regula el volumen de la célula, controla la homeostasis, crea un potencial de reposo que da la excitabilidad a la célula y conductividad a la membrana y mantiene la concentración de K+ intracelular en el nivel necesario para la actividad de muchas enzimas, inclusive las que intervienen en la síntesis de proteínas.
La ATPasa de transporte es una enzima ubicua, pero su concentración varia de un tipo celular a otro. Es sobre todo elevada en las células especializadas en el transporte activo en gran escala de iones de Na+ y K+, tales como las células del epitelio renal (nefron), cuyo origen ha sido recientemente aislado y purificado.
Es una glucoproteina grande con dos subunidades de peso molecular de 100.00 a 500.000 respectivamente.
Otra enzima de transporte activo importante es la ATPasa dependiente del Ca++, el cual quita por bombeo continuo el calcio de la célula, para mantener su concentración intracelular en un nivel basal, ya por encima de este nivel el calcio actúa como segundo mensajero, en numerosas actividades celulares (contracción, secreción).
En concentraciones mayores, el Ca++, lesiona severamente o mata las células. El canal amónico (cloruro) del Plasmalema eritrocitico humano (denominado proteína de la banda 3), también ha sido aislado; y en muchos laboratorios se llevan a cabo trabajos sobre la existencia de otros canales.
Receptores y segundos mensajeros. En general, la membrana celular no es permeable a las moléculas hidrofilicas de un diámetro superior a 1 nm (1 nanómetro). Con todo en el hombre y en la mayoría de los demás organismos multicelulares, las células deben responder a agentes fisiológicos que integran la actividad de diferentes poblaciones celulares con la del organismo en general.
Algunos de estos agentes son moléculas realmente grandes, incapaces de atravesarlas. La integración es posible debido a que el Plasmalema de las cédulas blanco está provisto de moléculas receptoras específicas, que interactúan sobre su superficie externa, con ligandos fisiológicos por ejemplo hormonas peptidicas, neurotransmisores, inmunoglobulinas, lipoproteínas, mitogenos y otros.
Algunos de estos ligandos (hormonas peptidicas y neurotransmisores) se denominan también primeros mensajeros. Dentro del Plasmalema el receptor activado interactúa a su vez con un sistema enzimático, que genera un segundo mensajero, por lo general el adenosinmonofosfato cíclico (AMPc) o en algunos casos el Guanosinmonofosfato cíclico (GMPc).
Este segundo mensajero desencadena una serie de reacciones intracelulares que eventualmente provocan la respuesta característica de la célula blanco. Hasta el momento únicamente se han aislado y clasificado algunos receptores de los cuales son - Receptor de la acetilcolina.
- Receptor de la insulina.
- Receptores para el factor de crecimiento epidérmico, derivado de las plaquetas.
- Receptores para las lipoproteínas de baja densidad.
Aunque existen en investigación muchos más, se ha determinado que estos receptores, son glucoproteinas grandes, y muchos de ellos se encuentran en el interior de la célula junto con sus ligandos, a estos últimos denominados como receptores internalizados.
En muchas enfermedades, parecen que intervienen receptores de membrana deficiente o dañados, tales como el receptor de la acetilcolina en la miastenia gravis (*) y el receptor de la lipoproteína en la hipercolesterolemia familiar.(*)
(*) La miastenia gravis es una enfermedad auloinmiine, el receptor es activado por un anticuerpo, y en la hipercolesterolemia familiar, los receptores a la lipoproteína de baja densidad son defectuosas o faltan por completo.
No todas las interacciones hormona ®receptor generan AMPc o GMPc, como segundo mensajero, ya que algunos de los receptores producen una despolarización del Plasmalema seguida de un rápido influjo de Ca++ en la matriz citoplasmática, supuestamente como consecuencia de la abertura de canales de Ca++, en estos el calcio es que se comporta como segundo mensajero.
Arquitectura de la membrana. Proteínas de membranas integrales y periféricas. Tal como lo hace prever su función, los transportadores y receptores, son proteínas de transmembrana insertadas asimétricamente en la doble capa lipídica. Esto significa que la parte de la molécula proteica que sobresale hacia el medio externo, es diferente a la molécula proteica localizada en la parte interna, hacia el interior de la célula; cada uno de ellos está formada para interactuar con un ion o molécula diferente.
Pero además existen otro tipo de proteínas denominadas periféricas o extrínsecas, que están ligadas a la membrana por numerosas interacciones hidrófilas débiles (iónicas o estereoespecificas) y pueden ser separadas por medio de agentes que contrarresten estas interacciones.
Las proteínas periféricas se unen con preferencia con la cara citoplasmática del plamalema y constituyen las redes fibrilares y parece que actúan como estructuras de estabilización o de refuerzo para el resto de la membrana.
Entre las proteínas más conocidas y de naturaleza periférica están:
- La Actina, miosina y tropomiosina.
- La espectrina de alto peso molecular del Plasmalema del eritrocito.
Las proteínas actina, miosina y tropomiosina, al parecer están vinculadas con los movimientos de la superficie celular, mientras que la espectrina, se encuentra solamente en los eritrocitos.
El Plasmalema también interviene en forma crítica en las interacciones celulares, ya que el reconocimiento de célula a célula, que precede la función celular o la agregación celular específica, tiene fundamental importancia en la conjugación del gameto (fertilización) en el ulterior desarrollo embrionario.
Importantes interacciones resultan sorprendentes sobre todo en los epitelios, en los cuales debe retenerse las células en correcta alineación, entre sí por medio de elementos de adherencia y los espacios intercelulares deben quedar sellados por elementos oclusivos para impedir o controlar el tráfico extracelular (o paracelular) de iones y pequeños solutos.