Estructura y Fluidez de la Membrana Plasmática: Modelo Mosaico Fluido y Contracción Muscular Lisa

Modelo Mosaico Fluido de la Membrana Plasmática

La bicapa lipídica es permeable a moléculas pequeñas liposolubles no polares, pero impermeable a iones.

Estructura Molecular

La membrana plasmática está formada por fosfolípidos (FL), glucolípidos y colesterol, siendo los fosfolípidos los componentes mayoritarios en todas las células.

Fosfolípidos

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas formadas por una cabeza polar (hidrófila) y dos colas de ácidos grasos no polares (hidrófobas), una de ellas insaturada. Las dos hojas de la membrana plasmática no son iguales; la distribución de los fosfolípidos es asimétrica: la cabeza polar de cada molécula se orienta hacia la superficie de la membrana, mientras que las colas se proyectan hacia el interior, enfrentadas entre ellas. Estas colas son, en su mayoría, de ácidos grasos de 16-18 carbonos y establecen enlaces no covalentes débiles que unen la hoja externa con la interna de la bicapa. Según la naturaleza de las cabezas polares, los fosfolípidos se dividen en:

• Fosfoglicéridos: Con cabeza de glicerina (ej., fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina).
• Esfingolípidos: Con cabeza de esfingosina (ej., esfingomielina).
• Glucolípidos: Lípidos con hidratos de carbono asociados. Representan el 5% de todos los lípidos de la membrana plasmática en células animales, y se encuentran solo en la cara externa de la membrana plasmática y en algunas membranas internas celulares. Pueden modificar la carga eléctrica de la membrana plasmática y la concentración de iones, sobre todo Ca⁺². Son puntos de entrada para toxinas y, en células epiteliales, se concentran en el borde apical para proteger contra la bajada de pH y la alta concentración de enzimas degradantes. También están implicados en la adhesión celular vía lectinas durante procesos de reconocimiento celular.
• Colesterol: Anillo rígido con un grupo OH y una corta cadena hidrocarbonada. Se incrusta en la bicapa con el OH en proximidad a los grupos polares de los fosfolípidos cercanos, ayudando a mantener la integridad estructural de la membrana.

Fluidez de la Membrana

La fluidez es esencial para el funcionamiento de la membrana y depende de la composición y organización de los lípidos:

• Las colas no polares de los fosfolípidos se agregan por su hidrofobicidad y por las fuerzas de Van der Waals.
• Cadenas largas y saturadas: Tienden a agregarse, disminuyendo la fluidez.
• Cadenas cortas: Menos áreas de contacto y menos fuerzas de Van der Waals, aumentando la fluidez.
• Cadenas insaturadas: Retorcimiento de las cadenas, fuerzas de Van der Waals menos estables, aumentando la fluidez.
• Colesterol: Restringe el movimiento de las cabezas polares y afecta a las colas hidrofóbicas según su concentración.

• A altas concentraciones: La interacción del anillo esteroídico inmoviliza las colas, disminuyendo la fluidez.
• A bajas concentraciones: La interacción cesa y las colas se dispersan y movilizan, aumentando la fluidez.

En general, el colesterol disminuye la fluidez, pero su interposición entre las cadenas hidrocarbonadas impide sus interacciones, aumentando la fluidez.

Regulación de la Contracción del Músculo Liso

Las células musculares lisas no expresan troponinas. En su lugar, concentraciones elevadas de Ca⁺² intracelular regulan la contracción por un mecanismo que depende de la calmodulina. Esta, unida al Ca⁺², activa la kinasa de la cadena ligera de la miosina (MLCK), induciendo la fosforilación de una de las dos cadenas ligeras de la miosina del músculo liso. Cuando la cadena ligera se fosforila, la cabeza de la miosina interacciona con los filamentos de actina y se provoca la contracción. Cuando se desfosforila, la cabeza de la miosina tiende a disociarse de la actina y se inactiva.