¿Qué es la biofísica de membrana y por qué es importante?

Los lípidos son una parte esencial de las membranas celulares. Forman la columna vertebral al igual que los enlaces fosfodiéster y el azúcar para el ADN. Las tres clases principales de lípidos de membrana son fosfolípidos, glucolípidos y colesterol
Los fosfolípidos se derivan de glicerol, un alcohol de 3 carbonos o de una sphinogosina, un amino alcholo más complejo con una larga cadena de carbonos insaturados.

Existen muchos modelos que explican la arquitectura de las membranas celulares, de las cuales el Modelo Fluid Mosiac es significativo. La esencia de muchos de estos modelos es que los fosfolípidos de membrana están dispuestos en láminas paralelas formando dos hemileaflets con sus grupos de cabeza polares enfrentando las soluciones intracelulares y extracelulares acuosas y sus cadenas de ácidos grasos no polares interactuando lateralmente dentro del núcleo hidrofóbico de la membrana. Esta diferencia a lo largo de la dimensión espacial, da lugar a la resistencia eléctrica.

Esto se hizo mediante el uso de técnicas electrofisiológicas mediante la determinación de su birrefringencia. Lo siguiente está tomado de la fisiología celular de Nicholas Sperelakis:

La birrefringencia es una propiedad óptica de ciertos materiales orientados que se puede determinar colocando una muestra entre dos Polaroids cruzadas en una platina de microscopio. Una película Polaroid solo pasa luz que tiene su vector eléctrico paralelo al eje de la película Polaroid; dos películas Polaroid, cruzadas en ángulo recto y sostenidas por una luz, aparecen negras. Pero, si un cristal u otra sustancia en la que las moléculas mismas están orientadas, se coloca entre las Polaroids cruzadas, la luz transmitida se polariza circularmente y la muestra se ve brillantemente brillante. Un espécimen que aparece brillante cuando se coloca entre Polaroids cruzadas es dice que es birrefringente. La birrefringencia intrínseca se debe a la naturaleza orientada de las moléculas individuales, como las proteínas filamentosas, mientras que la birrefringencia se debe a la disposición orientada de las moléculas en una matriz, como ocurre con el empaquetamiento paralelo de los filamentos de actina y miosina en los sarcómeros musculares. Cuando se observaron las membranas de glóbulos rojos con un microscopio de polarización, los lípidos contribuyeron a la birrefringencia, al igual que el citoesqueleto subyacente, de manera consistente con el modelo paucimolecular de la estructura de la membrana.

Dada la estructura y el método para determinar las características de una membrana, me dirigiré al punto central de esta respuesta.

A lo largo de las membranas, descansa las proteínas integrales que abarcan las respectivas membranas. El concepto de difusión y permeabilidad da lugar a canales y bombas (bomba Na-K, bomba de hidrógeno) Portadores, bombas y canales. Muchos procesos biológicos críticos los tienen como base. Sin él, no es posible que las células sobrevivan. Comprender estos mecanismos complejos nos permitirá tratar enfermedades como el cáncer. Electroporación, una técnica biofísica que ayuda en la investigación del cáncer.

En conclusión, el estudio de la membrana celular desde un punto de vista de sus propiedades físicas es de qué se trata la biofísica de membrana y un diseño claro de biomembranas / biointerfaces nos da una ventaja sobre la administración de fármacos, tratando muchas de las enfermedades celulares, por lo tanto su importancia .

La membrana celular ejerce un control estricto sobre la actividad eléctrica y la maquinaria contráctil durante el proceso de acoplamiento de excitación-contracción (electromecánico). Algunos medicamentos y toxinas ejercen efectos primarios o secundarios sobre las propiedades eléctricas de la membrana celular y, por lo tanto, ejercen efectos, por ejemplo, en la automaticidad, arritmias y
fuerza de contracción del corazón Por lo tanto, para comprender el modo de acción de fármacos terapéuticos, agentes tóxicos, neurotransmisores, hormonas y electrolitos plasmáticos sobre la actividad eléctrica de los nervios y los músculos, es necesario comprender las propiedades eléctricas y el comportamiento de la membrana celular en reposo. y durante la excitación

Debe leer:

• Cell Physiology por Nicholas Sperelakis.

• Biofísica: W. Hoppe, W. Lohmann, H. Markl, H. Ziegler: 9783540120834: Amazon.com: Libros

Hoppe proporciona un detalle y una imagen matemática de las membranas y sus propiedades elásticas que consisten en histéresis, separación de fase lateral, etc.