How big is Fosfolípido?

Un fosfolípido es el tipo de molécula parecida a una grasa con la que se construyen principalmente las membranas celulares. Tiene una cabeza que es atraída por el agua y dos colas que evitan el agua. Desde el borde exterior de la cabeza hasta las puntas de las colas, un fosfolípido mide unos 2,5 nanómetros de largo, y un nanómetro es una milmillonésima de metro.

Tamaño

La cabeza de un fosfolípido es un grupo que contiene fosfato, unido a una molécula pequeña llamada glicerol. Las dos colas son ácidos grasos, cadenas largas de átomos de carbono e hidrógeno que suelen tener de 10 a 20 átomos de carbono. Cada carbono añade unos 0,13 nanómetros a la longitud de una cola.

La longitud exacta depende de las colas y de cómo estén dispuestas. En una membrana viva, las colas son fluidas: se doblan y se retuercen. Una obra de referencia sobre biología celular da 2 nanómetros, de la cabeza a la cola, para un fosfolípido típico.

Mediciones revisadas en 2000 determinaron que una capa de fosfatidilcolina, un fosfolípido común, tiene unos 2,2–2,3 nanómetros de grosor cuando es fluida, y 2,6 nanómetros en una forma más fría y ordenada, con las colas más rectas. La capa tiene el espesor de una sola molécula, así que esa es la distancia que alcanza una molécula desde el centro de una membrana hasta su superficie. Cada molécula de una capa fluida ocupa unos 0,6–0,7 nanómetros cuadrados de la superficie. Por tanto, las estimaciones de la longitud van de unos 2 a 2,6 nanómetros.

Comparaciones de tamaño

• Dos capas de fosfolípidos, colocadas cola con cola, forman una bicapa fosfolipídica, la lámina que está en el centro de casi todas las membranas celulares.
• Un fosfolípido mide aproximadamente el doble que el ancho de una hélice alfa. Una hélice alfa es una parte común de las proteínas.
• Un fosfolípido tiene aproximadamente el mismo largo que el ancho de la doble hélice del ADN, que es de 2 nanómetros.
• Entre unos 30 000 y 50 000 fosfolípidos, colocados de extremo a extremo, abarcarían el grosor de un cabello humano, que mide de 80 000 a 100 000 nanómetros de grosor.
• Una sola capa de fosfolípidos que cubriera un milímetro cuadrado contendría unos 1,5 billones de moléculas.

Cómo construyen membranas los fosfolípidos

Como sus cabezas son atraídas por el agua y sus colas no, los fosfolípidos en agua se disponen con las colas enfrentadas entre sí y las cabezas hacia fuera. Forman una doble capa que separa el agua de un lado del agua del otro. Calentados en agua, los fosfolípidos suelen formar por sí solos esferas diminutas, con las cabezas fuera y las colas dentro.

La forma de las colas ayuda a mantener fluidas las membranas. Una cola con solo enlaces simples entre sus átomos de carbono es bastante recta. Un doble enlace introduce en la cola una curva de unos 30 grados, y estos quiebros separan las moléculas vecinas. Eso evita que una membrana se ponga rígida con el frío.

Aceite en un estanque

Benjamin Franklin vertió como máximo una cucharadita de aceite en un estanque cercano a Londres y vio cómo se extendía sobre quizá medio acre. El aceite formó una capa del grosor de una molécula. Las moléculas del aceite son de un carácter similar al de las que forman cada capa de una membrana celular.

Una cucharadita contiene unos 5 centímetros cúbicos, y medio acre son unos 2 000 metros cuadrados, así que la capa tenía aproximadamente 2,5 nanómetros de grosor. Más tarde, Agnes Pockels inventó una forma de crear estas capas de una sola molécula en el laboratorio, lo que permitió a los científicos determinar con precisión el tamaño de las moléculas.

Fuentes

• Components and Structure. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Lipids. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Structure of Lipid Bilayers. Nagle and Tristram-Nagle, Biochimica et Biophysica Acta, 2000.
• What Is the Thickness of the Cell Membrane?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science, 2015.
• Predicting Helical Topologies in RNA Junctions as Tree Graphs. Laing et al., PLoS ONE, 2013.
• DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.