Las moléculas que forman parte de las membranas provienen principalmente de dos orgánulos: el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi. El proceso de síntesis de cada tipo de moléculas lo trataremos con más detalle cuando tratemos estos orgánulos. Así, la síntesis de lípidos se estudiará cuando hablemos del retículo endoplasmático liso y aparato de Golgi, la de las proteínas cuando nos centremos en el retículo endoplasmático rugoso y los glúcidos cuando abordemos el retículo endoplasmático y aparato de Golgi. Asimismo, en el apartado dedicado a cada orgánulo membranoso de la célula estudiaremos cómo y de dónde proceden las moléculas que lo forman. Aquí haremos un resumen.
Las membranas están en perpetua renovación, sus moléculas son degradadas y sintetizadas de nuevo continuamente. Mediante marcaje de aminoácidos se ha comprobado que las proteínas de alto peso molecular de la membrana plasmática se renuevan cada 2-5 días, mientras que las de bajo peso molecular lo hacen cada 7-13 días. Los lípidos lo hacen cada 3-5 días. La mayoría de los componentes de las membranas celulares se sintetizan en el retículo endoplasmático. Esto es cierto para las proteínas y para la mayoría de los lípidos, mientras que algunos lípidos y la mayor parte de los glúcidos son sintetizados en el aparato de Golgi.
El transporte de estas moléculas desde el retículo endoplasmático o desde el aparato de Golgi hasta su destino final se hace en gran parte mediante vesículas siguiendo la ruta del tráfico vesicular. Las moléculas viajan formando parte de la propia membrana de la vesícula que luego será membrana del compartimento diana una vez se fusione con él. Sin embargo, los lípidos también se pueden transportar entre membranas mediante proteínas transportadoras o intercambiarse entre membranas en las zonas de contacto físico entre membranas.
El retículo endoplasmático fabrica proteínas para sí mismo, y para todas las demás membranas de la célula, exceptuando quizá a las mitocondrias y los plastos. Las proteínas de las membranas de las mitocondrias y de los plastos, como los cloroplastos, se sintetizan en ribosomas libres en el citosol o son producidas por el propio orgánulo, puesto que estos dos orgánulos contienen ADN, ribosomas y toda la maquinaria para la síntesis proteica. El retículo endoplamático también produce glicerofosfolípidos y colesterol para todas las membranas, incluidas las de las mitocondrias y las de los cloroplastos, los cuales reciben los lípidos gracias a proteínas transportadoras o por contactos directos de sus membranas.
Merece mencionar como caso aparte a los peroxisomas. Recientemente se ha postulado que se originan a partir de vesículas emitidas por las membranas del retículo endoplasmático y de las mitocondrias. Sin embargo, se ha demostrado que proteínas producidas por los ribosomas citosólicos son incorporadas a sus membranas, luego las fuentes de sus moléculas de membrana son variadas.
En el caso de la membrana plasmática la principal fuente de moléculas son las vesículas que se fusionan con ella, las cuales provienen del aparato de Golgi y de los endosomas tempranos. La renovación de las moléculas de las membrana plasmática se produce por la fusión de vesículas (exocitosis) y por la formación de vesículas en la propia membrana (endocitosis) que llevarán parte de la membrana. El balance entre las vesículas que llegan y las que salen hace que la membrana plasmática pueda variar la cantidad y proporción de sus moléculas. Algunas de las vesículas que se forman en la membrana se fusionan con los endosomas tempranos. Parte de esas moléculas pueden volver a la membrana plasmática en vesículas emitidas por los propios endosomas tempranos. Esto permite que se pueda cambiar la composición y cantidad de moléculas de la membrana plasmática sin necesidad de un costoso proceso de síntesis y degradación.
Las membranas de los endosomas, de los lisosomas y de las vacuolas provienen en gran parte de las vesículas de endocitosis formadas en la membrana plasmática, pero también de las vesículas enviadas por el Golgi.
Por último cabe mencionar que la composición química de las membranas, sobre todo la composición lipídica, puede cambiar mediante modificaciones químicas locales que pueden transformar unos lípidos en otros mediante modificaciones químicas de sus cabezas polares gracias enzimas. Incluso algunos lípidos son eliminados en la propia membrana por enzimas tipo lipasa.
Asimetría, fusión, reparación
