Por el Dr. David Warmflash • Actualizado el 30 de agosto de 2022
La membrana celular sirve como barrera selectiva, aislando el ambiente intracelular del mundo acuoso circundante. La vida evolucionó en el agua, por lo que las células necesitaban un mecanismo para separar sus interiores hidrofílicos de los componentes hidrofóbicos que forman la membrana. Esta necesidad dio lugar a la bicapa lipídica, una estructura que protege y regula el flujo de moléculas.
Las moléculas grandes compuestas casi exclusivamente de carbono e hidrógeno (como las grasas, los aceites y las ceras) son no polares o hidrofóbicas. En el agua tienden a agruparse formando gotas aceitosas. Por el contrario, las moléculas que contienen oxígeno, nitrógeno o fósforo tienen cargas positivas y negativas distintas, lo que las hace polares. Debido a que el agua en sí es polar, estas moléculas se disuelven fácilmente, lo que les valió la etiqueta de "hidrófilas" o "amantes del agua".
Los fosfolípidos son anfifílicos, lo que significa que poseen regiones tanto hidrofóbicas como hidrofílicas. Su columna vertebral es el glicerol, una cadena de tres carbonos que une las colas de los ácidos grasos mediante enlaces éster. Cuando un grupo fosfato se une al tercer carbono, la molécula se convierte en un fosfolípido. El fosfato suele estar unido a un grupo de cabeza altamente polar, como la colina en la fosfatidilcolina, mientras que las dos colas de ácidos grasos permanecen hidrófobas.
Todos los fosfolípidos comparten la cola hidrófoba y la cabeza polar, pero difieren en la longitud de la cadena de ácidos grasos y la química del grupo de cabeza. Por ejemplo, la fosfatidilcolina contiene una cabeza de colina, mientras que la fosfatidiletanolamina lleva un grupo etanolamina. Estas variaciones influyen en la fluidez de la membrana, la curvatura y las interacciones de las proteínas.
En las células eucariotas, los fosfolípidos se ensamblan en el citoplasma adyacente al retículo endoplásmico (RE). Las enzimas unidas al RE catalizan la adición de ácidos grasos a las cadenas principales de glicerol, formando vesículas que brotan y se fusionan con la membrana plasmática, depositando así nuevos fosfolípidos y expandiendo la superficie de la membrana.
Cuando la concentración de fosfolípidos es baja, las moléculas se agregan en micelas, una esfera con cabezas hidrofílicas orientadas hacia el agua y colas hidrofóbicas hacia el interior. A medida que aumenta la concentración, los fosfolípidos se reorientan formando una bicapa:dos valvas de fosfolípidos, cada una con cabezas hidrófilas hacia afuera y colas hidrófobas enfrentadas en el núcleo de la membrana. Esta disposición crea tres capas funcionales:capa exterior de la cabeza, núcleo interior de la cola y capa interior de la cabeza, de ahí el término "trilaminar".
El modelo trilaminar es fundamental para comprender cómo las células mantienen la homeostasis, regulan el transporte y envían señales internas y externas.
