Introducción
Las membranas celulares están compuestas por dos clases de moléculas: lípidos y proteínas. Las proteínas sirven como enzimas, transportan moléculas y proporcionan a la membrana propiedades funcionales distintivas. Los detalles de las estructuras de las proteínas y de las enzimas se dan en otra parte. Los lípidos proporcionan la integridad estructural de la célula. Los lípidos que se encuentran en la membrana constan de dos partes: hidrofílica (soluble en agua) e hidrofóbica (insoluble en agua). La parte hidrofóbica de los lípidos son las largas cadenas de hidrocarburos no polares de dos ácidos grasos. Los ácidos grasos están presentes como ésteres unidos al glicerol. El tercer grupo OH del glicerol está unido al fosfato, de ahí el término fosfolípido. La porción de éster de fosfato de la molécula es polar o incluso iónica y, por tanto, es soluble en agua. Una interacción simple de varios fosfolípidos se muestra en el gráfico de la izquierda.
Hay dos fosfolípidos comunes que se encuentran en la bicapa:
- La lecitina contiene el aminoalcohol, colina.
- Las cefalinas contienen los aminoalcoholes serina o etanolamina.
La disposición de los fosfolípidos en las membranas celulares se ha deducido mediante datos de difracción de rayos X. Los fosfolípidos están dispuestos en forma de bicapa (dos moléculas de espesor). Los fosfolípidos se apilan con las cadenas de hidrocarburos no polares apuntando hacia dentro, mientras que los extremos polares actúan como superficie externa, como se muestra en el gráfico de la izquierda. La estructura de la bicapa es otra aplicación del principio de solubilidad de «los gustos disuelven los gustos».
La mayoría de los ácidos grasos de la membrana son insaturados porque esto permite que la membrana sea más flexible (los enlaces cis se doblan) para permitir que ciertas moléculas atraviesen la membrana. Sin embargo, la interacción del interior hidrofóbico de la capa actúa como barrera para que las moléculas iónicas y polares entren en el interior de la célula. En las células animales, el colesterol se inserta entre las cadenas no polares y constituye aproximadamente el 20% de las moléculas de la membrana. Esto ayuda a que la membrana sea más rígida y añade resistencia.
Gráfico de la bicapa lipídica: Las esferas rojas/blancas representan las moléculas de agua en las superficies exteriores de la bicapa que son hidrofílicas (amantes del agua). Las esferas grises representan las cadenas de hidrocarburos no polares, que son hidrofóbicas o que odian el agua. Las esferas púrpuras representan las moléculas individuales de fosfólidos.