How big is Fosfolípido?

Un fosfolípido es el tipo de molécula parecida a una grasa con el que están hechas, sobre todo, 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 la punta 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 agrega unos 0.13 nanómetros a la longitud de una cola.

La longitud exacta depende de las colas y de cómo están acomodadas. En una membrana viva, las colas son fluidas: se doblan y se retuercen. Un libro de referencia de biología celular da 2 nanómetros de la cabeza a la cola para un fosfolípido típico.

Según una revisión de mediciones hecha en 2000, 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 grosor de una sola molécula, así que esa es la distancia que alcanza una molécula desde el centro de una membrana hasta su superficie. En una capa fluida, cada molécula ocupa unos 0.6–0.7 nanómetros cuadrados de la superficie. Por eso, las estimaciones de su longitud van de unos 2 a 2.6 nanómetros.

Comparaciones de tamaño

• Dos capas de fosfolípidos, cola con cola, forman una bicapa fosfolipídica, la lámina en la que se basan casi todas las membranas celulares.
• Un fosfolípido mide de largo aproximadamente el doble de lo que mide de ancho una hélice alfa, una estructura común de las proteínas.
• Su longitud es más o menos igual al ancho de la doble hélice del ADN, que es de 2 nanómetros.
• Entre unos 30,000 y 50,000 fosfolípidos puestos en fila, uno tras otro, cubrirían el ancho de un cabello humano, que mide de 80,000 a 100,000 nanómetros de ancho.
• Una sola capa de fosfolípidos que cubriera un milímetro cuadrado tendría unos 1.5 billones de moléculas.

Cómo forman membranas los fosfolípidos

Como sus cabezas son atraídas por el agua y sus colas no, en el agua los fosfolípidos se acomodan con las colas unas frente a otras y las cabezas hacia afuera. Así forman una capa doble que separa el agua de un lado del agua del otro. Al calentarlos en agua, los fosfolípidos suelen formar por sí solos esferas diminutas, con las cabezas por fuera y las colas por dentro.

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

Aceite en un estanque

Benjamin Franklin vertió no más de una cucharadita de aceite en un estanque cerca de Londres y vio cómo se extendía sobre quizá medio acre. El aceite formó una capa de una sola molécula de grosor. Sus moléculas son de naturaleza parecida a las que forman cada capa de una membrana celular.

En una cucharadita caben unos 5 centímetros cúbicos, y medio acre equivale a unos 2,000 metros cuadrados, así que la capa tenía un grosor aproximado de 2.5 nanómetros. Más tarde, Agnes Pockels inventó una forma de hacer capas como esa en el laboratorio, lo que permitió a la ciencia establecer 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.