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Lípidos estructurales de membrana

Publicado por María José

Las membranas biológicas son esenciales para la vida, marcan los límites celulares y dividen las células en compartimientos separados. Además, organizan complejas secuencias de reacciones, participan en la recepción de señales y en las transformaciones de energía.  

¿Cuál es la constitución molecular de las membranas? 

Casi toda su masa está compuesta por lípidos polares y proteínas. Los pocos glúcidos presentes se combinan con éstos formando moléculas complejas. Tanto lípidos como proteínas pueden difundir lateralmente, y sus proporciones relativas, son diferentes para cada tipo de membrana. De ahí el modelo de mosaico fluido con el que se la describe. 

Esta difusión depende de la temperatura, la composición de ácidos grasos y el contenido de esteroles que tenga la membrana. Frente a cambios en las condiciones externas, las células cuentan con mecanismos que le permiten mantener una fluidez constante.

Los lípidos bajo la lupa 

El elemento básico estructural de la membrana es una bicapa lipídica. Los lípidos que la forman son anfipáticos, es decir, tienen una región polar que interactúa con el agua (hidrofílica), y otra apolar (hidrofóbica) que rechaza el agua y establece interacciones con otras sustancias apolares (interacciones hidrofóbicas).  

Dentro de los lípidos que cumplen funciones estructurales existen tres tipos: los glicerofosfolípidos, los esfingolípidos y los esteroles. En la imagen, un esquema general de sus estructuras. 

 

¿Por qué adopta una estructura de bicapa? 

Según las condiciones y la naturaleza de los lípidos, en un medio polar como el acuoso, estos pueden formar distintos tipos de agregados:

  • micelas: se forman cuando el área de la sección transversal de la cabeza polar es mayor que la de las cadenas laterales (forma de cuña).
  • bicapa: cuando el área de la sección transversal de la cabeza polar es similar a la de las cadenas laterales, dos monocapas se combinan resultando una hoja bidimensional. De esta forma, excepto en los extremos, aleja del agua la región hidrofóbica. 
  • liposoma: si la bicapa se dobla sobre sí misma y forma una esfera hueca, ya no habrá región hidrofóbica expuesta en los extremos, logrando la máxima estabilidad en un ambiente acuoso. Estas vesículas, además, contienen agua en su interior, creando un compartimiento acuoso aislado. Esta es la forma que adoptan las membranas celulares. 

 

 

¿De qué manera los lípidos contribuyen a la fluidez de la membrana? 

A bajas temperaturas, los lípidos se mueven muy poco y la bicapa adopta una estructura casi cristalina (para-cristalina). La temperatura de transición de este estado sólido al fluido es propia para cada membrana y depende de la composición de lípidos que contenga. Cuanto mayor sea la proporción de ácidos grasos saturados, mayor será esta temperatura. ¿Por qué? 

En los ácidos grasos saturados, todos los enlaces carbono-carbono son simples, de forma que giran libremente y pueden empaquetarse bien, favoreciendo el ordenamiento para-cristalino. Los insaturados, en cambio, dado que contienen dobles enlaces, al girar interfieren con este empaquetamiento.  

Por otro lado, la cantidad de esteroles también influye en la temperatura de transición. Su estructura plana y rígida entre las cadenas acilo graso tiene dos efectos sobre la fluidez: 

  • A temperaturas por debajo de la de transición, la presencia de esteroles impide el empaquetamiento de las cadenas de acilo graso, aumentando la fluidez. 
  • A temperaturas mayores a la de transición, el sistema de anillos rígido del esterol reduce la libertad de las cadenas para girar alrededor de los enlaces carbono-carbono, reduciendo la fluidez. 

De esta forma, los esteroles moderan los extremos de solidez y fluidez. 

Experimentalmente, se pudo observar que, frente a diversas condiciones de crecimiento, tanto microorganismos como células animales en cultivo, regulan su composición de lípidos para lograr una fluidez constante.

Por otro lado, el análisis químico de la membrana de células eucariotas, demostró que la composición de lípidos es característica de cada reino, especie, tejido y orgánulo de un determinado tipo de célula. No hay duda de que esto representa una ventaja evolutiva, pero en cuanto su significado funcional todavía queda mucho por descubrir.

Para pensar: 

¿Qué membrana será más sensible a disgregarse por calor?

Membrana 1: 100 % ácidos grasos saturados.

Membrana 2:  30% de ácidos grasos insaturados. 

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