Bioquimica

Describa la teoría de mosaico fluido de la membrana y cuáles son sus fallas actuales.

Teoría de mosaico fluido

El modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana, propuesto en 1972 por Singer y Nicolson, tiene amplia aceptación. La primera evidencia del modelo fue la redistribución rápida y al azar de proteínas integrales especie-especificas en l membrana plasmática de una célula hibrida interespecifica, formada por la fusión inducida de manera artificial, de dos diferentes células progenitoras. De manera subsecuente se ha demostrado que los fosfolipidos también tienen una rápida redistribución en el plano de la membrana. Esta difusión dentro del plano de la membrana llamado difusión por translocacion, puede ser muy rápida para los fosfolipidos; de hecho, dentro del plano de la membrana, una molécula de fosfolipidos puede moverse varios micrómetros por segundo.

Los cambios de fase y, por tanto, la fluidez de las membranas, dependen principalmente de la composición de lípidos de la membrana. Es una bicapa lipidica, las cadenas hidrófobas de los ácidos grasos pueden estar alineadas u ordenadas con el fin de proporcionar una estructura más rígida. Conforme se aumenta la temperatura, las cadenas laterales de hidrófobas experimentan una transición de un estado ordenado (muy similar a un gel o una fase cristalina) a uno desordenado, adquiriendo un arreglo muy similar al de un líquido o fluido. La temperatura en que la estructura sufre la transición de ordenada a desordenada (es decir, se funde), se conoce como temperatura de transición. Las cadenas de ácidos grasos más larga y mas saturada interactúan más fuertemente unas con otras a través de sus más largas cadenas hidrocarbunadas y, de esta manera, se originan altos valores de Tm, es decir, se requiere altas temperaturas para aumentar la fluidez de la bicapa. Por otra parte, los enlaces no saturados que existen en la configuración cris, tienden a aumentar la fluidez de una bicapa mediante la disminución de lo compacto del empacado de la cadena lateral, sin disminuir su hifrofobicidad. Por lo general, los fosfolipidos de las membranas celulares, contienen por lo menos un acido graso insaturado con al menos un doble enlace cris.

El colesterol modifica la fluidez de las membranas. A temperaturas por debajo del Tm, interfiere con la interacción de las colas hidrocarbonadas de los ácidos grasos, y, así, se aumenta la fluidez. A temperaturas por arriba del Tm el colesterol limita el desorden, porque es más rígido que las colas hidrocarbonadas de los ácidos grasos y no se puede desplazar en la membrana en la misma medida, de esta manera, limita la fluidez. En índices altos de la reacción del colesterol: fosfolipidos, se abate la temperatura de transición de ambos.

La fluidez de la membrana afecta de manera significativa sus funciones. Conforme aumenta la fluidez, también aumenta su permeabilidad al agua y otras pequeñas moléculas hidrófilas. La movilidad lateral de las proteínas integrales, aumenta conforme aumenta la fluidez de la membrana. Si el sitio activo proteína integral involucrada en algunas funciones determinadas reside excesivamente en sus regiones hidrófilas, es probable que los cambios en la fluidez de los lípidos tengan un efecto ligero sobre las actividades de la proteína; sin embargo, si la proteína está involucrada en una función de transporte, en la cual los componentes del transporte atraviesan la membrana, los efectos en la fase lipidica pueden alterar de manera significativa el índice de transporte. El receptor de insulina es un ejemplo excelente de función alterada con cambios en la fluidez. Con forme la concentración de los ácidos grasos no aturados es aumentada en la membrana (por crecimiento en cultivo de las células en un medio rico en estas moléculas), también aumenta la fluidez; esto altera al receptor de tal manera, que se une mas insulina.

Un estado de fluidez y, por tanto, de movilidad de translación en una membrana, puede estar confinado a cierta regiones de las membranas bajo determinadas condiciones, por ejemplo, las interacciones proteína-proteína puede tener lugar dentro el plano de la membrana, de modo que las proteínas integrales forman una matriz rígida, en contraste con lo que sucede por lo general, donde el lípido actúa como matriz. Estas regiones con matriz rígida de proteínas pueden coexistir en la misma membrana con la matriz lipidica usual. Las uniones comunicantes, las uniones estrechas y las uniones que contienen bacteiorrodopsina en las membranas púrpura de las halobacterias, son un claro ejemplo de tal coexistencia de las diferentes matrices.

Algunas de las interacciones proteína-proteína que tienen lugar dentro del plano de la membrana, pueden estar mediadas por proteínas periféricas que se interconectan, como los anticuerpos de unión cruzada o lectinas, de las cuales es sabido que se agrupan o forman capsulas sobre la superficie de la membrana. De esta manera las proteínas periféricas, por medio de uniones especificas, pueden restringir la movilidad de las proteínas integrales dentro de la membrana.

En los últimos años ésta teoría ha presentado diferentes enigmas:

1. Las proteínas se describen como si presentaran un canal continuo de agua a través de su centro, actualmente se sabe que esto es falso.

2. La libre difusión en la superficie de la célula es a menudo limitada en áreas de algunas decenas de nanómetros. Estos límites de la fluidez lateral se deben a los anclajes del citoesqueleto, separación de fases lipídica y estructuras de proteínas agregadas.

3. Estudios indican que la membrana plasmática de lípidos es mucho más compleja y no está totalmente descrita como se pensaba, de hecho, gran parte de la superficie de la célula pueden ser asociados a la proteína.

2-. Explique los dominios de membrana: balsa lipidia, caveolinas, clatrina.

La composición de las balsas lipidicas está dada por fosfolípidos, glicolípidos y esteroles que le van a permitir responder a ciertas características de: adhesión, estabilidad y dinamismo. Por lo que las balsas lipídicas van ser dominios pequeños de aproximadamente (10-200mm) totalmente heterogéneas.

El componente más común de los esteroles va a ser el colesterol, el cual es casi exclusivo de la membrana plasmática, a diferencia de los esfengolipidos que no son más que lípidos complejos donde la estructura central es de aminoalcohol de cadena larga. Éste unido al colesterol van crear un empaquetamiento lo que va a derivar el ordenamiento y la poca fluidez de ciertas zonas en dichas membranas. Su término “balsa” viene dado debido a la fluidez de los microdominios que poseen un estado físico viscoso, a diferencia de las regiones más cercanas que de cierta

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