El modelo de mosaico fluido NO es una descripción precisa de la membrana celular.
Todavía no conocemos la descripción exacta de la membrana celular, de hecho, la comprensión de la organización de la membrana es un campo de investigación muy activo en la comunidad de la biofísica de membranas.
Entonces, ¿cuál es el modelo de mosaico fluido?
En 1972, Singer y Nicholson postularon una teoría sobre la organización de la membrana basada en los hallazgos de la década anterior y la llamaron “Modelo de mosaico fluido”. [1] En el modelo, las proteínas se representan como moléculas globulares parcialmente o totalmente incrustadas en dos matriz dimensional tridimensional de fosfolípidos, similar a un líquido.
Figura 1: Una caricatura del modelo de mosaico fluido Singer-Nicholson. Colores: verde: proteínas; beige: lípidos [2]
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¿Por qué este modelo es incorrecto?
Desde 1972, hemos realizado muchos hallazgos clave que violan las descripciones de la representación de mosaico fluido.
Las membranas celulares están hechas de cientos de diferentes tipos de lípidos y miles de proteínas. Esto significa que hay al menos medio millón de interacciones entre pares . La distribución de todas estas moléculas puede ser aleatoria solo si TODAS sus energías de interacción por pares están dentro de las energías térmicas. Sin embargo, hay muchas fuerzas diferentes en juego, lo que hace que algunas interacciones sean más favorables y algunas, menos.
Estas interacciones dan lugar a muchos patrones interesantes con distintas propiedades físicas y biológicas, como resultado, hay regiones de orden y desorden en la membrana. Algunas regiones son más gruesas, algunas son más delgadas. Algunos están más llenos que otros. Diferentes células tienen diferentes membranas. La estructura de estas membranas está constantemente regulada. Ciertos lípidos se segregan lateralmente en “dominios” físicamente distintos:
Figura 2: imágenes de fluorescencia confocal de membranas naturales que muestran dominios de tamaño micrométrico. Izquierda: membranas de los lípidos del estrato corneal de la piel del ser humano. Esta membrana especializada contiene 11 tipos diferentes de lípidos. Derecha: membranas de surfactante pulmonar de cerdo. Esta membrana especializada está compuesta principalmente de fosfolípidos y pequeñas cantidades de proteínas específicamente asociadas (SP-B y SP-C). Entre los fosfolípidos, están presentes cantidades significativas de dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) y fosfatidilglicerol, ambas especies inusuales en la mayoría de las membranas animales. Las fosfatidilcolinas monoinsaturadas (PC), el fosfatidilinositol y los lípidos neutros, incluido el colesterol, también están presentes en proporciones variables. Esta membrana natural está etiquetada con DiIC (rojo) y Bodipy-PC (verde) y muestra la coexistencia de fases ordenadas por líquido y desorden líquido. [3]
No conocemos la composición lipídica completa de las membranas celulares o las membranas de los orgánulos. No conocemos las complejidades de la interacción lípido-lípido en una membrana celular. No sabemos cómo la fase de la membrana lipídica cambia localmente, sin embargo, estamos seguros de que sí lo hace. No sabemos cómo y cuándo las proteínas se dividen en regiones de orden y desorden líquido. No sabemos cómo los iones o el pH afectan la transición de fase lipídica. Por lo tanto, no entendemos la organización de la membrana, pero sabemos que el modelo de mosaico fluido es una visión muy simplista de la membrana celular.
Notas a pie de página
[1] El modelo de mosaico fluido de la estructura de las membranas celulares.
[2] Las membranas son más mosaico que fluido.
[3] ¿Es el mosaico fluido (y la hipótesis de la balsa que lo acompaña) un modelo adecuado para describir las características fundamentales de las membranas biológicas? ¿Qué puede faltar?
