¿Qué es el mosaico fluido?

Es la expresión que S. J. Singer y G. M. Nicolson usaron en 1972 para definir el comportamiento de las membranas. Se basa en la capacidad de movimiento de fosfolípidos y proteínas.

¿Qué diferencia hay entre proteínas transmembrana y periféricas?

Las transmembrana atraviesan completamente la membrana y sobresalen por ambas caras. Las periféricas no la atraviesan y sobresalen por una de las dos caras.

¿Para qué sirve el colesterol en la membrana?

Regula la fluidez y la estabilidad de la membrana. Sin colesterol, la membrana sería muy rígida con el frío y excesivamente fluida con el calor.

Movimiento de los fosfolípidos y proteínas en la membrana celular

Resumen

Este documento explica cómo se mueven los fosfolípidos y las proteínas dentro de la membrana celular. Describe los tipos de movimiento, el papel del colesterol en la fluidez de la membrana y la clasificación de las proteínas en transmembrana y periféricas. El estudiante aprenderá por qué la membrana se describe como un mosaico fluido.

Puntos clave

Los fosfolípidos pueden hacer difusión lateral, rotación, flexión de sus colas y flip-flop, que es muy poco frecuente.
Los glucolípidos se sitúan en la parte exterior de la membrana, y los gangliósidos abundan en las células nerviosas.
El colesterol, en una proporción del 20 % en las células eucariotas, regula la fluidez y la estabilidad de la membrana.
Las proteínas transmembrana atraviesan la membrana por completo; las proteínas periféricas sobresalen solo por una de las caras.
Las proteínas se anclan a la membrana cuando deben actuar en una zona concreta.
Singer y Nicolson propusieron en 1972 el modelo del mosaico fluido.

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Movimiento de los fosfolípidos en la membrana

La estructura que forman los fosfolípidos no es rígida, ya que estas moléculas pueden presentar movimientos.

Difusión lateral: Un fosfolípido intercambia su posición con otro que está situado en la misma monocapa, mediante un desplazamiento lateral.
Rotación de fosfolípidos: Las moléculas giran sobre su eje longitudinal.
Flexión de las cadenas hidrocarbonadas: Los fosfolípidos aumentan o disminuyen el grado de separación de las colas hidrófobas.
Flip-flop: Un fosfolípido se desplaza verticalmente y ocupa un lugar en la monocapa opuesta. Este tipo de movimiento es muy poco frecuente.

Como veremos más adelante, estos movimientos intervienen decisivamente en los mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana.

A menudo, los lípidos están unidos a moléculas de glúcidos y forman glucolípidos.

Los glucolípidos se sitúan en la parte exterior de las membranas y pueden representar hasta el 5 % del total de lípidos de la membrana en las células animales.

El tipo de glucolípidos que podemos encontrar en las membranas varía según la especie, e incluso según el tipo de tejido que analicemos. Un ejemplo son los gangliósidos, muy abundantes en las membranas de las células nerviosas.

Los glucolípidos tienen funciones diversas: algunos han sido identificados como receptores químicos, es decir, moléculas exteriores a las células con capacidad para unirse a otros compuestos y provocar un cambio en la célula. También hay glucolípidos que determinan la individualidad antigénica de la célula.

Colesterol

Se encuentra en una proporción del 20 % en las membranas de las células eucariotas.

Las moléculas de colesterol se disponen de forma intercalada entre los fosfolípidos. Esta disposición limita la movilidad de los fosfolípidos, lo cual proporciona estabilidad a la membrana y también reduce su permeabilidad.

Movimiento de las moléculas de fosfolípidos en la membrana

El colesterol regula la fluidez de la membrana plasmática y la mantiene estable.

Si no fuera por el colesterol, cuando bajase la temperatura, las membranas serían muy rígidas, y cuando subiese, serían excesivamente fluidas.

Podemos decir que el colesterol aumenta la estabilidad mecánica de la bicapa.

Proteínas

Las proteínas están insertadas en la bicapa lipídica, muchas se unen a glúcidos y forman glucoproteínas.

Proteínas transmembrana o proteínas integrales

Son las que atraviesan completamente la membrana y sobresalen por ambas caras.

Las proteínas transmembrana tienen aminoácidos hidrófilos en las zonas que sobresalen al exterior y al interior de la célula. En la parte intermedia de la molécula, que está rodeada de las colas apolares de los fosfolípidos, se sitúan, mayoritariamente, aminoácidos hidrófobos.

Proteínas periféricas o extrínsecas

No atraviesan la estructura de la membrana y sobresalen por una de las dos caras.

Las proteínas son las encargadas de la mayor parte de las funciones biológicas que desempeñan las membranas: participan en reacciones energéticas en los intercambios a través de la membrana, etc.; por ello, muchas de estas proteínas son enzimas como la ATPasa, la proteína quinasa o la acetilcolinesterasa.

Las proteínas de membrana tienen una cierta capacidad de movimiento:

Difusión lateral: A lo largo de la membrana.
Rotación: Alrededor de un eje perpendicular a la membrana.

Sin embargo, cuando las proteínas son requeridas en una zona concreta de la membrana, disponen de diversos sistemas para anclarse a ella. Así, pueden unirse a uno o varios ácidos grasos de los fosfolípidos, o también establecer uniones no covalentes con otras proteínas de membrana.

Debido a estos anclajes, las proteínas reducen su capacidad de movimiento, la cual, normalmente, ya es inferior a la capacidad de desplazamiento de los lípidos.

La capacidad de movimiento de los fosfolípidos y de las proteínas de membrana explica la expresión mosaico fluido, utilizada por S. J. Singer y G. M. Nicolson, en 1972, para definir el comportamiento de las membranas.