Definición de bicapa lipídica
Una bicapa lipídica es una membrana biológica formada por dos capas de moléculas lipídicas. Cada molécula lipídica, o fosfolípido, contiene una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica. Las regiones de la cola, al ser repelidas por el agua y ligeramente atraídas entre sí, se juntan. Esto expone las regiones de la cabeza al exterior, creando una barrera entre dos cuerpos de agua. Una bicapa lipídica es la parte fundacional de todas las membranas celulares, típicamente completada con proteínas integrales específicas de cada especie y otros aspectos funcionales.
Una bicapa lipídica funciona a través de las acciones de la polaridad. El interior de la bicapa lipídica es no polar, mientras que las cabezas son moléculas polares y crean enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares. Esto también significa que las moléculas polares, como el agua y los iones, no pueden atravesar tan fácilmente la región no polar de la bicapa lipídica. Las membranas celulares de la mayoría de los organismos están creadas con bicapa lipídica, así como la membrana nuclear y varias membranas de organelos. Las distintas funciones de estas membranas se especifican con una serie de proteínas que permiten o impiden que determinadas sustancias atraviesen la membrana. De este modo, las células y los orgánulos individuales pueden crear un entorno ideal para que se produzcan las reacciones bioquímicas, lo que les permite mantenerse en homeostasis.
Estructura de la bicapa lipídica
Una bicapa lipídica está formada por dos láminas de fosfolípidos anfifílicos, como se ve en la imagen siguiente. Anfifílico describe una molécula que es en parte hidrofóbica y en parte hidrofílica. A menudo hay átomos de fósforo en las cabezas de las moléculas, lo que les confiere polaridad. Las colas de las moléculas son no polares e hidrofóbicas. En la imagen siguiente, las partes polares de las moléculas están marcadas en rojo.
Como se ve en la animación, las moléculas no están pegadas rígidamente en su lugar. En una sola lámina, las moléculas se mueven activamente alrededor y al lado de las demás. De hecho, una mejor analogía es la de las personas apiñadas en un ascensor. La mayor parte de las veces no se mueven, pero pueden deslizarse unas junto a otras si alguien tiene que salir del ascensor y se encuentra en la parte de atrás. Si se juntan dos de estas capas, se obtiene una bicapa lipídica.
En los sistemas vivos, una bicapa lipídica nunca está sola. Está asociada a una serie de proteínas superficiales e integrales, así como a elementos extracelulares e intracelulares que tienen funciones específicas en la célula. Un modelo que engloba toda la membrana celular es el modelo de mosaico fluido, que supone que las proteínas de la bicapa lipídica actúan como icebergs en el mar, a la deriva pero sin estar unidas a nada. Las propiedades específicas de la proteína y de la bicapa lipídica las mantienen unidas dentro de las capas, pero no inmóviles. Esto se puede ver en la siguiente imagen.
Función de la bicapa lipídica
Una bicapa lipídica cumple muchas funciones dentro de los organismos unicelulares y multicelulares por igual. Independientemente de si una célula vive libremente en el agua de un estanque o está confinada en su cuerpo cumpliendo una función, necesita mantener diferentes condiciones para las diversas reacciones que necesita llevar a cabo para sobrevivir. En todas las aplicaciones, la bicapa lipídica actúa como filtro entre el interior y el exterior. Sin embargo, dependiendo de las condiciones, las funciones exactas de la bicapa lipídica pueden cambiar.
Imagina dos células, una en el océano y otra en un estanque. El agua del estanque es dulce, mientras que el agua del océano contiene muchas sales disueltas. En el estanque, el agua querrá entrar en la célula más hipertónica, o más salada. En el océano, las sales del agua sacarán el agua de la célula. Estas dos situaciones diferentes muestran la importancia de las proteínas de la bicapa lipídica. Aunque cada bicapa detiene los iones y frena el movimiento del agua, sólo puede retener una determinada presión. El agua entrará o saldrá continuamente de la célula. Diferentes tipos de organismos tienen diferentes estrategias para hacer frente a la pérdida de agua, la mayoría dependiendo de las proteínas dentro de la bicapa lipídica o de las estructuras de soporte extracelular (paredes celulares) para ayudar a mitigar el agua y los iones adecuadamente.
De estas proteínas de membrana las bombas de iones, los canales de iones y las acuaporinas. Las bombas de iones dependen de fuentes de energía celular (por ejemplo, ATP) para mover activamente los iones no deseados a través de una bicapa lipídica. Los canales iónicos, por su parte, responden a una señal (eléctrica o química) y se abren en consecuencia. Las acuaporinas son un tipo de canal iónico que permite el paso de grandes cantidades de agua a través de la membrana en el momento adecuado.
La bicapa lipídica y sus proteínas asociadas proporcionan otra función a las células, en forma de señalización celular. Pueden participar de varias maneras. En la transducción de señales, una señal pasa a través de la bicapa lipídica utilizando una serie de proteínas integrales y de superficie, creando una reacción interna. Las bicapas lipídicas también participan directamente en la transmisión de los impulsos nerviosos. Cuando un impulso nervioso llega al final de un nervio, llamado sinapsis, envía una señal para que unas vesículas especiales se fusionen con la bicapa lipídica de la membrana celular. Las vesículas, llenas de moléculas neurotransmisoras, liberan su contenido al fusionarse. Esto envía el neurotransmisor a través de la hendidura sináptica, donde la siguiente célula nerviosa puede recibirlo. En esta célula nerviosa, la unión del neurotransmisor a proteínas especiales provoca la formación de un potencial de acción eléctrica, que se mueve como una onda eléctrica a lo largo de la bicapa lipídica.
Por último, en varias especies la bicapa lipídica participa en los procesos de endocitosis y exocitosis. La toma de alimentos y la excreción de sustancias, respectivamente, son las definiciones simples de estos términos. Durante estos eventos, la bicapa lipídica se pliega (o se despliega) para tomar (o excretar) sustancias. Aunque hay varios tipos de endocitosis, la fagocitosis es el acto de envolver una presa o un alimento plegando la bicapa lipídica a su alrededor y formando una vesícula interna en la que el elemento puede ser digerido. Este método es practicado por un número de especies unicelulares en la alimentación.
Quiz
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., . . . Matsudaira, P. (2008). Molecular Cell Biology (6ª ed.). New York: W.H. Freeman and Company.
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