Bicapa lipídica

Esta bicapa lipídica fluida está hecha enteramente de fosfatidil colina.

Una bicapa lipídica es una membrana delgada formada por dos capas de moléculas de lípidos. Estas membranas son láminas planas que forman una barrera continua y delimitan las células. La membrana celular de todos los organismos vivos y muchos virus está compuesta de una bicapa lipídica, y también las membranas que rodean el núcleo de la célula y otras estructuras subcelulares. La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones, proteínas y otras moléculas compartimentadas e impide su libre difusión. Las bicapas lipídicas son ideales para este papel porque, aunque tienen sólo unos pocos nm de espesor, son impermeables a la mayoría de las moléculas solubles en agua (moléculas hidrófilas). Las bicapas son especialmente impermeables a los iones, lo que permite a las células regular las concentraciones de electrolitos y pH mediante el bombeo de iones a través de sus membranas mediante el uso de proteínas llamadas bombas de iones.

Las bicapas naturales están compuestas principalmente por fosfolípidos, que tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Cuando los fosfolípidos entran en contacto con el agua se organizan en dos capas de moléculas (una bicapa) con todas las colas orientadas hacia el interior de la bicapa. El centro de esta bicapa casi no contiene agua y también excluye moléculas como los azúcares o las sales que se disuelven en el agua pero no en disolventes apolares. Esta reorganización es similar a la coalescencia de gotas de aceite en el agua y se rige por la misma fuerza, llamada efecto hidrófobo. Debido a que las bicapas lipídicas son muy frágiles y tan delgadas que son invisibles en un microscopio óptico tradicional, son difíciles de estudiar. Los experimentos con bicapas a menudo requieren técnicas avanzadas, como la microscopía electrónica y la microscopía de fuerza atómica.

Los fosfolípidos con determinados grupos de cabeza pueden alterar la química de la superficie de una bicapa y pueden, por ejemplo, marcar una célula para su destrucción por el sistema inmune. Las colas de los lípidos también pueden afectar a las propiedades de la membrana, como por ejemplo la determinación de la fase de la bicapa. La bicapa puede adoptar estados sólidos gel de fase a temperaturas más bajas, sufriendo una transición de fase al estado líquido a una temperatura más alta. El empaquetamiento de los lípidos dentro de la bicapa también afecta a sus propiedades mecánicas, como su resistencia al estiramiento y flexión. Muchas de estas propiedades se han estudiado empleando un modelo artificial de bicapas preparado en laboratorio. También se han utilizado clínicamente vesículas formadas por bicapas (liposomas) para administrar drogas.

Las bicapas suelen incluir varios tipos de lípidos distintos de los fosfolípidos. Un ejemplo particularmente importante es el colesterol, que ayuda a fortalecer la bicapa y disminuir su permeabilidad. El colesterol también ayuda a regular la actividad de ciertas proteínas integrales de membrana. Se llama así a un tipo de proteína que es activa cuando está incorporada en una bicapa lipídica. Debido a que las bicapas definen los límites de la célula y sus componentes, las proteínas de membrana participan en los procesos de comunicación y señalización celular. Ciertos tipos de proteínas de membrana participan en el proceso de fusión de dos bicapas. Esta fusión permite la unión de dos estructuras distintas, como en la fecundación del óvulo por un espermatozoide o la entrada de un virus en una célula.

La estructura de bicapa lipídica de la membrana celular se ajusta al modelo de mosaico fluido de Singer y Nicholson (1972).

En los lípidos presentes en las membranas biológicas, la cabeza hidrófila procede de uno de estos tres grupos:

1. Glucolípidos, cuyas cabezas contienen un oligosacárido formado por entre 1 y 15 residuos monosacáridos.
2. Fosfolípidos, cuyas cabezas contienen un grupo cargado positivamente y unido a la cola por un grupo fosfato, con carga negativa.
3. Esteroides, cuyas cabezas contienen un anillo esteroide, por ejemplo, el colesterol, que es exclusivo de los animales.

Una bicapa lipídica (izquierda) y una micela (derecha).

La bicapa lipídica puede formar:

1. Dobles capas planas que no tienen límite de extensión.
2. Membranas negras, una bicapa lipídica sintética.
3. Túbulos.

Véase también

• Modelo de mosaico fluido.
• Modelo de mosaico ligado.