ORGANELOS DE LA CELULA

Modelos de la estructura de membrana:
Una perspectiva experimental
Hasta que no se aplicó la microscopía electrónica para el estudio de la estructura celular, a principios de la década de 1950, nadie había visto nunca una membrana. Hasta ese momento, las evidencias indirectas habían conducido a los biólogos a postular la existencia de membranas mucho antes de que se hubieran podido ver enrealidad. De hecho, los investigadores habían tratado de entender, durante más de un siglo, la organización molecular de las membranas. Las células contienen muchos tipos de membranas diferentes, por esta razón, ha supuesto un gran esfuerzo encontrar las características estructurales comunes a todas ellas. Sin embargo, valió la pena el intenso esfuerzo realizado en investigación ya que condujo almodelo de la estructura de membrana del mosaico fluido. Este modelo, del que ahora se piensa que sirve para describir a todas las membranas biológicas, imagina a la membrana como dos capas de lípidos bastante fluidas, con proteínas localizadas dentro y sobre las capas lipídicas y orientadas de forma específica con respecto a las dos superficies de membrana. Probablemente en el futuro, el modelo delmosaico fluido se redefinirá ya que las capas de lípidos se están convirtiendo en algo mucho más complejo de lo que inicialmente se pensó. Sin embargo, el modelo básico tal y como se imagina hoy en día es, casi con certeza, correcto.
Antes de mirar el modelo en detalle, describiremos alguno de los experimentos principales que han conducido hasta esta visión de la función y de la estructura de lamembrana. A medida que lo hacemos, puede profundizar sobre cómo se han realizado esos descubrimientos, así como conocer todos los aspectos de la diversidad de enfoques y técnicas que son necesarios para el avance del entendimiento de un fenómeno biológico. La Figura 7.3 muestra la cronología de los estudios sobre la estructura de la membrana, que comenzó aproximadamente hace un siglo con elentendimiento de que las capas de lípidos forman parte de la estructura de la membrana y finalmente nos llevan al conocimiento actual en el que se considera a las membranas como mosaicos fluidos. Consulte la Figura 7.3 cuando lea la siguiente sección.
Overton: los lípidos son componentes importantes de la membrana
Un buen punto de partida para esta revisión experimental es el trabajo pionero de CharlesOverton
hacia 1890. Trabajando con células de raíces aéreas de plantas, observó que las sustancias
solubles en lípidos penetran fácilmente en las células, mientras que las solubles en agua, no. En
realidad él encontró una buena correlación entre la naturaleza lipofílica de una sustancia («amante
de lípidos») y la facilidad con la que puede entrar en las células. De estos estudios Overtonconcluyó que los lípidos presentes en la superficie celular son una especie de «cubierta» (Figura
7.3a). Él incluso sugirió que las cubiertas celulares son probablemente una mezcla de colesterol y
lecitina, lo que se comprobó que era claramente previsible en base a lo que ahora conocemos
sobre la importancia de los esteroles y lípidos como componentes de la membrana.
Un segundo e importante avancevino una década después mediante el trabajo de Irving Langmuir,
que estudió el comportamiento de fosfolípidos purificados disueltos en benceno y produjo capas de
esa solución de benceno y lípidos sobre una superficie acuosa. Cuando el benceno se evapora,
las moléculas permanecen como una lámina de lípidos de una molécula de ancho —que se
denomina “monocapa”—. Langmuir sabía que losfosfolípidos son pailas anfipáticas que poseen
tanto regiones hidrofílicas como hidrofóbicas
cabezas polares y las «colas» no polares de las moléculas de fosfolípidos). Él razonó, que los
fosfolípidos se orientan sobre el agua de forma que sus cabezas hidrofíIicas están en contacto con el
agua y que sus colas hidrofóbicas sobresalen del agua (Figura 7.3b). La monocapa lipídica de
Langmuir fue la...