Uma bicamada de fosfolipídios é uma folha de moléculas de fosfolipídios com duas camadas de profundidade, e é a estrutura básica de quase todas as membranas celulares. Tem cerca de 5 nanômetros de espessura, medida da borda externa das cabeças das moléculas de um lado até a do outro lado. Um nanômetro é um bilionésimo de metro.

Tamanho

Cada fosfolipídio tem uma cabeça atraída pela água e duas caudas que a evitam. Em uma bicamada, as cabeças ficam voltadas para a água em ambos os lados, e as caudas se encontram no meio, formando um núcleo que repele a água. Medições revisadas em 2000 estimaram a espessura total de bicamadas feitas de fosfatidilcolina, um fosfolipídio comum, entre 4,4 e 4,7 nanômetros na forma fluida encontrada em células vivas. Em uma forma mais fria e ordenada, ela chega a 5,2 nanômetros.

O núcleo que repele a água responde por 2,6 a 2,9 nanômetros da espessura da bicamada fluida. As membranas celulares reais misturam muitos tipos de lipídios. Medições por raios X publicadas em 2004 encontraram de 3,6 a 4,3 nanômetros entre os grupos fosfato dos dois lados de membranas de células do fígado de rato, e as cabeças se estendem um pouco além dos grupos fosfato.

As membranas também são repletas de proteínas, que cobrem cerca de metade de sua área, e muitas delas se projetam para além da membrana nos dois lados. Incluindo-as, uma membrana inteira costuma ser descrita como tendo de 5 a 10 nanômetros de espessura.

Comparações de tamanho

Dois fosfolipídios, cada um com cerca de 2 a 2,5 nanômetros de comprimento, colocados cauda com cauda, cobrem a extensão da bicamada.
Uma alfa-hélice de 20 a 25 aminoácidos, com 3 a 3,75 nanômetros de comprimento, é longa o suficiente para atravessar o núcleo que repele a água. As proteínas que atravessam membranas costumam fazer isso dessa maneira.
O circovírus suíno, um dos menores vírus conhecidos até onde se sabe em 2026, tem uma largura cerca de três vezes e meia maior que a espessura da bicamada.
Cerca de 20.000 bicamadas empilhadas umas sobre as outras teriam a espessura de uma folha de papel, cerca de 0,1 milímetro.
Se uma bicamada fosse ampliada à espessura de uma folha de papel, um fio de cabelo humano teria de 1,6 a 2 metros de largura.

O que a bicamada faz

A bicamada separa a água e as substâncias dissolvidas dentro de uma célula daquelas fora dela. Seu núcleo que repele a água é uma barreira à água e a substâncias cujas moléculas são carregadas ou polares, sendo que, em uma molécula polar, a carga elétrica está distribuída de forma desigual. Os fosfolipídios formam uma bicamada espontaneamente quando colocados em água, e o resultado se recompõe sozinho. Uma agulha muito fina pode atravessar uma membrana celular sem rompê-la, e a membrana volta a se unir quando a agulha é retirada.

Como foi descoberta

Os cientistas identificaram a membrana celular na década de 1890 e descobriram, em 1915, que ela era formada principalmente por lipídios e proteínas. Em 1935, Hugh Davson e James Danielli propuseram que ela era construída como um sanduíche, com os lipídios como recheio e as proteínas como o pão. Na década de 1950, microscópios eletrônicos de transmissão mostraram que o núcleo da membrana era uma camada dupla, e não uma única camada.

Em 1972, S. J. Singer e Garth Nicolson propuseram o modelo do mosaico fluido, que ainda é a melhor explicação para a estrutura e o funcionamento das membranas. Ele descreve uma membrana como um mosaico de fosfolipídios, colesterol, proteínas e carboidratos que flutuam e deslizam uns em relação aos outros como peças soltas de um mosaico.

Fontes

Structure of Lipid Bilayers. Nagle and Tristram-Nagle, Biochimica et Biophysica Acta, 2000.
Modulation of the Bilayer Thickness of Exocytic Pathway Membranes by Membrane Proteins Rather Than Cholesterol. Mitra et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2004.
What Is the Thickness of the Cell Membrane?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science, 2015.
Components and Structure. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
α-helix. In Foundations of Protein Structure. EMBL-EBI Training.
Conformational Changes and Nuclear Entry of Porcine Circovirus without Disassembly. Wang et al., Journal of Virology, 2019.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

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