¿Por qué se mueven los fosfolípidos?

Sobre esta línea está la respuesta a la pregunta actualizada. Dejé el “viejo” a continuación, tal vez le servirá a alguien.

La difusión lateral de los fosfolípidos en una bicapa lipídica todavía está relacionada con la temperatura, como se indica debajo de la línea. Pero para ampliar un poco (y, por cierto, he tomado el “por qué” para decir “cómo”, no como una pregunta filosófica sobre el significado de la vida ni nada por el estilo):

La bicapa de lípidos está compuesta de fosfolípidos, que es una molécula anfipática. Es decir, una parte es hidrofóbica, una parte es hidrófila. Debido a que (en biología, al menos) la bicapa lipídica está en un ambiente acuoso (es decir, está rodeada por agua), los fosfolípidos forman esta bicapa, lo que asegura que la parte hidrófoba (las “colas”) esté en contacto mínimo con agua mientras hidrofílicas (las “cabezas”) están en contacto máximo con el agua que lo rodea.

En la imagen de abajo, tanto “extracelular” como “intracelular” es agua (y otras … “cosas”)

Esta es la primera parte que es importante. Porque esto restringe los lípidos en un sistema 2D, donde generalmente solo pueden moverse dentro del plano (ver debajo de la línea para un ejemplo de que esto no es cierto). Esto es lo que significa “difusión tardía”. Difusión dentro de la bicapa.

Y como se mencionó, esto está relacionado con la temperatura (así como con la composición). Una manera fácil (-ish) de pensar es compararlo con cualquier fluido 3D (llamémoslo fluido “normal”). En un fluido normal, todo se mueve. El agua, el aire, el aceite, etc. (a las temperaturas adecuadas) son fluidos. Y en cualquier fluido, las moléculas (o átomos) se moverán. En general, cuanto mayor sea la temperatura, más rápido se moverán las moléculas. Eso es solo termodinámica básica. Entonces la respuesta corta es solo decir que es porque la membrana es un fluido (o se comporta como un fluido, o como quieras ponerlo), solo un caso específico, donde (debido a la naturaleza anfipática de los fosfolípidos) está limitado en dos dimensiones.

Una respuesta un poco más detallada será entrar en la dinámica de la temperatura y de las interacciones.

Primero, debemos saber que hay fuerzas que hacen que la materia interactúe. No soy físico, así que salteemos la fuerza nuclear gravitatoria y débil, y nos apeguemos a los más importantes (para nuestro caso). Y usemos los nombres bioquímicos / variantes / lo que sea. Y salteemos los enlaces covalentes, ya que tampoco son relevantes para esta parte.

Entonces, tenemos que preocuparnos por la fuerza electrostática y la interacción de van der Waals (técnicamente, van der Waals es un grupo de cosas muy diferentes agrupadas, por lo que voy a estar mintiéndole a continuación). , Lo haré, y espero que se den a conocer los puntos importantes).

Las interacciones electrostáticas son atracciones entre cargas opuestas (positivas y negativas), así como la repulsión entre cargas idénticas. Los phospho-heads de nuestros lípidos tienen carga negativa, pero algunos tienen otros grupos unidos, que son positivos. Además, la repulsión de dos cargas similares puede ser amortiguada por algo intermedio (a menudo una molécula de agua). También hay enlaces de hidrógeno, que (para nuestro propósito) es esencialmente una forma más débil de interacción electrostática, entre dos átomos que están parcialmente cargados. Esto también ocurre en la cabeza. Tan brevemente, esto hace que las cabezas se peguen juntas.

Las interacciones de van der Waals son la fuerza principal que mantiene juntas las colas hidrofóbicas largas. Esta es una interacción de energía mucho más baja, pero a menudo cubrirá un área mucho más grande (es decir, las colas son mucho más grandes que las cabezas).

Estas dos fuerzas (una vez más, para ser breve) son las fuerzas que mantienen unidos a los fosfolípidos.

Sin embargo, como cualquier otro fluido, las moléculas se pueden mover. Están constantemente rompiendo interacciones y formando nuevas. ¡Y esto es rápido! No segundos, pero millones de veces más rápido. Y si bien pueden tener una energía comparable a lo largo del tiempo (es decir, un número comparativo de interacciones), cambian de un lado a otro.

Digamos, por ejemplo, que un fosfolípido tiene 10 interacciones en la cabeza y 50 en la cola. En nuestro estado inicial, estos son para otras 4 moléculas de fosfolípidos. Cuando las interacciones comienzan a descomponerse, y las nuevas se forman, es posible que no formen las mismas 4 otras moléculas . Eso es semi-aleatorio. Muchos reformarán exactamente los mismos muchas veces. Pero después de que 10,000 interacciones se han roto y vuelto a formar (aún en mucho menos de un segundo, dependiendo de la temperatura), ahora nuestro fosfolípido inicial podría no tener una sola de sus interacciones iniciales, sino tener el mismo (tipos de ) interacciones con 5 nuevos fosfolípidos. Eso significa que los fosfolípidos se han movido en relación uno con el otro. Entonces, al menos uno se ha movido en un sentido absoluto.

Y esta es la base de cómo se mueven los fosfolípidos (o cualquier molécula en un fluido).

Espero haber respondido a su pregunta. Y sugeriré buscar en Google para encontrar una animación; podría ayudar a visualizar realmente.


Mover cómo?

Cada pedacito de materia más caliente que (aproximadamente) -273.15 ° C se mueve. Refresque los fosfolípidos al cero absoluto, y no se moverán.

¿O estás hablando de algún tipo específico de movimiento? De ser así, depende del tipo de movimiento al que te refieres. Por un lado, ¿está hablando exclusivamente de fosfolípidos en membranas biológicas (también existen y se mueven fuera de las membranas bicapa de lípidos)? En caso afirmativo, ¿está hablando del movimiento horizontal descrito en el modelo de mosaico fluido, el cambio de lado a lado por acción de flippases, etc.?

Si me das un poco más de información acerca de qué, exactamente, estás pidiendo, estaré feliz de darle un giro.

O si una de las sugerencias que brindé es sobre qué desea saber, puede buscar los términos en google (“modelo de mosaico fluido” o “flippase”).

Supongo que se refiere a la movilidad lateral de los fosfolípidos en una estructura bicapa.

Las bicapas de fosfolípidos pueden existir en estado de gel (o “congelado”) o en un estado líquido-cristalino (fluido). La transición de fase de gel a líquido cristalino depende de la naturaleza de los restos de ácido graso del fosfolípido, de la temperatura ambiental y de los componentes no fosfolípidos de la bicapa, tales como proteínas, glicoproteínas y colesterol.

En el estado de gel, los fosfolípidos en la bicapa tienen una movilidad lateral mínima o nula y existen en matrices hexagonales. En el estado líquido-cristalino, los restos de ácido graso de los fosfolípidos se desordenan, más aún en los extremos metil-terminales. Las moléculas de fosfolípidos en el estado líquido-cristalino también ocupan un área de sección transversal mayor en comparación con los fosfolípidos en estado de gel.

El mayor grado de desorden y el área de mayor sección transversal en la fase líquida-cristalina permiten la difusión lateral de los fosfolípidos a través de la superficie de la bicapa.

Una referencia antigua (1991) pero aún generalmente correcta es: http://onlinelibrary.wiley.com/s

Espero que ésto sea útil para ti.

Si te refieres al “por qué” que causa el movimiento de los fosfolípidos, entonces la respuesta es la agitación térmica que se encuentra en el movimiento y la difusión brownianos, al igual que todas las moléculas. Está relacionado con la temperatura. Tenga en cuenta que los fosfolípidos que se encuentran en las membranas se difunden en dos dimensiones, mientras que las moléculas en una solución se difunden en tres dimensiones.

Estos son movimientos pasivos, y debemos tener en cuenta la posibilidad de mecanismos activos o facilitados que dirigen ciertos tipos de fosfolípidos a áreas particulares de la bicapa, como en el caso de las flippasas.

Si “por qué” significaba cuál es la función del movimiento fosfolípido en el organismo vivo, entonces una de las posibles respuestas es que determinará la distribución de los tipos de fosfolípidos en la membrana y le otorgará diferentes propiedades a las áreas en las que se encuentran. La dinámica de los lípidos también afectará la dinámica de las proteínas que se encuentran en la bicapa y estas pueden tener muchas funciones importantes, como, por ejemplo, el reclutamiento de receptores.

Los fosfolípidos pueden moverse lateralmente y permitir que el agua y otras moléculas pequeñas entren o salgan de la célula. … Cuando el movimiento de las moléculas no requiere energía, las moléculas se mueven hacia abajo del gradiente de concentración (desde una concentración más alta a una concentración más baja). Esto se conoce como difusión simple.