Mosaico fluido: la clave para comprender la salud celular

El mosaico fluido es una propiedad de las membranas celulares que se refiere a la fluidez y movilidad de sus componentes moleculares, como los fosfolípidos y las proteínas. Esta fluidez es esencial para que las células puedan funcionar de manera eficiente y mantener su salud.

La membrana celular es la barrera que separa el interior de la célula del exterior, y está compuesta por una bicapa lipídica formada por fosfolípidos y colesterol. Además, contiene proteínas que desempeñan diversas funciones, como la transportación de moléculas y la transmisión de señales.

La fluidez de la membrana celular es vital para la función celular, ya que permite que la célula intercambie moléculas con su entorno, que las proteínas puedan moverse y cambiar de posición según sea necesario, y que la célula pueda adaptarse a diferentes situaciones.

El mosaico fluido también es importante para la salud celular, ya que una membrana rígida o demasiado fluida puede indicar problemas en la función celular y en el metabolismo. La fluidez de la membrana se puede medir mediante técnicas como la espectroscopía de fluorescencia y la crio-microscopía electrónica.

el mosaico fluido es crucial para entender cómo funcionan las membranas celulares y para comprender la salud celular en términos de fluidez y movilidad de sus componentes. La investigación continua en esta área puede tener importantes implicaciones para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades relacionadas con la función celular y la membrana.

Funciones y componentes de las membranas biológicas

La función principal de las membranas celulares es demarcar las regiones internas y externas de la célula . Dentro de la célula, las membranas de los orgánulos realizan la misma función para las estructuras subcelulares.

Esta función viene acompañada de una advertencia: la célula necesita comunicarse activamente con el entorno externo, intercambiar materiales, al mismo tiempo que retiene nutrientes importantes y evita la entrada de sustancias nocivas. Los componentes y la estructura de las membranas biológicas ayudan a cumplir estas funciones y a mantener su permeabilidad selectiva .

Las membranas biológicas, especialmente las membranas celulares, están formadas por fosfolípidos, colesterol y proteínas.

Fosfolípidos

La primera es la propia bicapa de fosfolípidos que crea una capa hidrófoba que separa los ambientes acuosos en ambos lados. Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas que constan de una región de «cabeza» hidrófila polar formada por un grupo fosfato y la «cola» hidrófoba no polar que consta de dos ácidos grasos de cadena larga . Estos dos segmentos están unidos covalentemente a una molécula de glicerol .

La imagen muestra una representación esquemática de la estructura química de un fosfolípido, con R1 y R2 refiriéndose a las dos cadenas de ácidos grasos. Normalmente, uno de los dos ácidos grasos estará insaturado, con al menos un doble enlace entre dos átomos de carbono .

Como se ve en la imagen, un ácido graso insaturado tiene una torcedura en su estructura. Esta es una característica importante que afecta la fluidez, la resistencia a la tracción y la permeabilidad de la membrana.

Proteinas

Además, la membrana tiene tres tipos de proteínas. Las proteínas integrales de la membrana abarcan toda la membrana, generalmente con hélices alfa que forman la región transmembrana. Estas proteínas forman canales y poros que permiten el movimiento de moléculas grandes o polares a través del segmento hidrófobo de la membrana.

Además, podría haber proteínas incrustadas en una sola valva de la membrana. Estas proteínas se utilizan a menudo en cascadas de señalización y pueden actuar como moléculas portadoras, transduciendo una señal de un segmento de la membrana y transmitiéndola a otra región. Estas membranas se denominan proteínas de membrana periférica. Finalmente, algunas proteínas se adhieren muy ligeramente a la membrana, con solo una pequeña cola lipídica insertada en la región hidrofóbica.

El modelo de mosaico fluido de la membrana celular

Una célula es la unidad básica fundamental de toda la vida en la Tierra. Contiene numerosas estructuras y componentes importantes que funcionan juntos, con todas las partes interactuando entre sí. El citoplasma es el espacio intracelular dentro de la célula que contiene todas estas estructuras y componentes.

Las células a menudo se comparan con una pequeña metrópoli. Como cualquier ciudad, una célula necesita crear límites y protegerse. No hay mucho en su interior que sea estático o estacionario, incluida la membrana celular que lo rodea. Todas las células tienen una membrana celular fluida pero definitoria que rodea el citoplasma como si una ciudad vieja tuviera un foso protector fluido. De esta manera, una membrana celular proporciona una barrera para separar el citoplasma del espacio extracelular. Las cosas se introducen y las cosas se envían, pero sería peligroso dejar pasar cualquier cosa sin las credenciales adecuadas. Por lo tanto, también describimos una membrana celular como selectivamente permeable o solo permite que ciertas sustancias pasen a través de la membrana celular.

Sin embargo, una membrana celular se compone de algunas partes más sofisticadas que un foso y está construida con materiales completamente diferentes. Esta membrana celular está compuesta principalmente por una bicapa de fosfolípidos, colesterol, proteínas y carbohidratos.

Aunque las partes son diferentes, es más fácil pensar en cómo funciona la membrana comparándola nuevamente con ese foso protector alrededor de tu ciudad. La composición de la membrana celular se describe mejor mediante el modelo de mosaico fluido , donde diferentes partes de la membrana pueden flotar en un espacio similar a un fluido. Como suena, este modelo sugiere que la membrana celular es dinámica o en movimiento y asimétricamente dispersa con diferentes piezas, como fosfolípidos , colesterol, proteínas y carbohidratos, y que estas diferentes partes de la membrana celular flotan en este espacio similar a un fluido. moviéndose lateralmente a lo largo de la membrana.

Otros modelos para estructura de membrana

El modelo de mosaico fluido fue perfeccionado a principios de la década de 1980 por dos científicos llamados Mouritsen y Bloom para crear el «modelo de colchón» para la estructura de la membrana. Demostraron el hecho de que, si bien experimentos anteriores habían sugerido que toda la membrana es fluida y permite la libre difusión de proteínas, de hecho existen subdominios dentro de cada membrana.

Por ejemplo, cuando una proteína transmembrana tiene una región hidrófoba que es ligeramente más larga que el ancho promedio de una membrana celular , la bicapa lipídica se deforma para acomodar esta proteína. Si hay múltiples proteínas cuyos tramos hidrófobos no coinciden exactamente con el ancho de la membrana, la bicapa lipídica terminaría pareciendo un colchón, con regiones intercaladas más gruesas y más delgadas.

Es probable que las regiones más gruesas creen una pendiente que permita que las proteínas se deslicen «hacia abajo», lo que lleva a la agregación de proteínas en algunas regiones. De manera similar, estas deformaciones pueden resultar en la acumulación de lípidos específicos alrededor de esas proteínas. Estas observaciones se relacionaron con datos experimentales anteriores que sugerían la presencia de balsas lipídicas, y la asociación preferencial de proteínas con lípidos respaldaron el «modelo de colchón».

Los modelos modernos de estructura de membranas también tienen en cuenta el efecto de la composición de lípidos. Las membranas celulares están formadas por muchos cientos de fosfolípidos y cada uno de ellos está compuesto por diferentes cadenas laterales de ácidos grasos. Estos ácidos grasos pueden tener diferentes longitudes y contener distintos grados de saturación. También existen consideraciones termodinámicas al estudiar las propiedades de las membranas, ya que, incluso a temperaturas fisiológicas, el grosor de las membranas celulares y la distribución de diferentes lípidos pueden cambiar.

Finalmente, las membranas también tienen estructuras llamadas balsas lipídicas que consisten en lípidos especiales, colesterol y proteínas adheridas a la membrana a través de glicolípidos. Las balsas lipídicas son subdominios importantes, especialmente para la transducción de señales .