Biomembranes: Estructura, Funcions i Propietats Clau per a la Vida Cel·lular

Biomembranes: La Barrera Essencial per a la Vida Cel·lular

Una condició imprescindible per a la vida és l’existència d’una barrera que separi el contingut cel·lular de l’entorn, ja que les cèl·lules han de conservar un ambient intern adequat per dur a terme les nombroses reaccions químiques necessàries per sostenir la vida.

Funcions Clau de les Biomembranes

• Són el lloc on es duen a terme nombroses reaccions químiques.
• Regulen l’entrada i sortida de materials de la cèl·lula; les membranes són unes barreres de permeabilitat selectiva que regulen el flux de molècules cap a l’interior i cap a l’exterior de la cèl·lula i que, per tant, permeten la comunicació entre l’ambient extern i intern de la cèl·lula.
• Formen part d’un sistema de transferència i emmagatzematge d’energia.
• Intervenen en la transmissió de senyals (hormones).

Estructura, Propietats i Funcions de les Biomembranes

Els components estructurals bàsics de les membranes cel·lulars són les molècules denominades lípids (fosfolípids, principalment). Les membranes es componen d’una bicapa lipídica en què s’inclouen nombroses proteïnes globulars grosses. Les molècules lipídiques i almenys algunes molècules proteiques poden desplaçar-se lateralment dins de la bicapa, amb la qual cosa formen diferents patrons que varien de tant en tant i d’un lloc a l’altre. Per consegüent, aquest model àmpliament acceptat de l’estructura de la membrana es coneix com a model de mosaic fluid.

Component Lipídic de les Biomembranes

En les membranes trobem dos tipus de lípids: els fosfolípids i el colesterol.

Fosfolípids

Els fosfolípids són el component més abundant de les membranes; formen les bicapes lipídiques.

Colesterol

El colesterol és present a les membranes biològiques animals, però és absent a les vegetals. No forma bicapes, però es troba en concentracions relativament altes en determinades membranes animals.

Propietats Físiques de les Bicapes Lipídiques

La fluïdesa. Encara que l’estructura de la bicapa lipídica és estable per si mateixa, les molècules de fosfolípids i colesterol tenen una gran llibertat de moviment dins del pla de la membrana, així ambdós difonen lateralment de manera ràpida. El grau de fluïdesa de la membrana depèn de la composició lipídica i de la temperatura. A més del desplaçament lateral dels components de la membrana i de la flexió de les cadenes d’àcids grassos, hi ha un tercer tipus de moviment que està restringit, és la difusió transbicapa o flip-flop, que és el moviment d’un lípid des d’una cara de la bicapa a l’altra. Una altra característica important és que tendeixen a resistir la formació d’extrems lliures, com a resultat de la qual cosa també tendeixen a ser impermeables i, en moltes condicions, a arrodonir-se de manera espontània i formar vesícules tancades. Les bicapes lipídiques també posseeixen la propietat de fusionar-se amb altres bicapes en condicions adequades, la qual cosa és un fenomen cel·lular important. Quan una vesícula es fusiona amb una altra membrana, ambdues bicapes de membrana i els seus compartiments tornen continus, la qual cosa permet la transferència de materials d’un compartiment a un altre (endocitosi i exocitosi).

Component Proteic de les Biomembranes

Els lípids proporcionen a les membranes biològiques la base estructural, mentre que les proteïnes són necessàries per a la funcionalitat, com, per exemple, el transport de molècules i la transducció de senyals a través de la bicapa lipídica. Les proteïnes varien d’una membrana a una altra segons la funció de la cèl·lula (o de l’orgànul, en el cas de les membranes intracel·lulars) i també d’un lloc a un altre de la mateixa membrana. Les proteïnes de membrana s’agrupen en dues classes principals segons com d’estreta sigui la seva relació amb la bicapa de lípids. Aleshores parlem de: proteïnes integrals i proteïnes perifèriques.