How big is Bistrat fosfolipidic?

Un bistrat fosfolipidic este o foaie de molecule de fosfolipide dispuse pe două straturi și reprezintă structura de bază a aproape tuturor membranelor celulare. Are o grosime de aproximativ 5 nanometri, măsurată de la marginea exterioară a capetelor moleculelor de pe o parte până la marginea celor de pe cealaltă parte. Un nanometru este o miliardime de metru.

Dimensiune

Fiecare fosfolipid are un cap atras de apă și două cozi care o evită. Într-un bistrat, capetele sunt orientate spre apa de pe ambele părți, iar cozile se întâlnesc la mijloc și formează un miez care respinge apa. Măsurători analizate în 2000 au indicat pentru grosimea totală a bistraturilor din fosfatidilcolină, un fosfolipid frecvent, valoarea de 4,4–4,7 nanometri în forma fluidă întâlnită în celulele vii. Într-o formă mai rece și mai ordonată, grosimea ajunge la 5,2 nanometri.

Miezul care respinge apa reprezintă 2,6–2,9 nanometri din grosimea bistratului fluid. Membranele celulare reale amestecă multe tipuri de lipide. Măsurători cu raze X publicate în 2004 au indicat 3,6–4,3 nanometri între grupările fosfat de pe cele două părți ale unor membrane din celule hepatice de șobolan, iar capetele se întind puțin dincolo de fosfați.

Membranele sunt, de asemenea, pline de proteine, care acoperă aproximativ jumătate din suprafața unei membrane, iar multe dintre proteine ies în afara membranei pe ambele părți. Dacă acestea sunt incluse, grosimea unei membrane întregi este adesea descrisă ca fiind de 5–10 nanometri.

Comparații de dimensiune

Două fosfolipide, fiecare cu o lungime de aproximativ 2–2,5 nanometri, așezate coadă la coadă, acoperă bistratul pe toată grosimea lui.
Un alfa-helix de 20–25 de aminoacizi, lung de 3–3,75 nanometri, este suficient de lung pentru a traversa miezul care respinge apa. Proteinele care străbat membranele fac adesea așa.
Un circovirus porcin, unul dintre cele mai mici virusuri cunoscute în 2026, este de aproximativ trei ori și jumătate mai lat decât este de gros bistratul.
Aproximativ 20.000 de bistraturi așezate unul peste altul ar avea grosimea unei foi de hârtie, adică aproximativ 0,1 milimetri.
Dacă un bistrat ar fi mărit până la grosimea unei foi de hârtie, un fir de păr uman ar avea o grosime de 1,6–2 metri.

Ce face bistratul

Bistratul separă apa și substanțele dizolvate din interiorul unei celule de cele din exterior. Miezul său care respinge apa este o barieră în calea apei și a substanțelor ale căror molecule sunt încărcate sau polare; la o moleculă polară, sarcina electrică este repartizată inegal. Fosfolipidele formează de la sine un bistrat când sunt puse în apă, iar rezultatul se autorepară. Un ac foarte fin poate trece printr-o membrană celulară fără a o sparge, iar membrana se închide la loc când acul este scos.

Cum a fost descoperit bistratul

Oamenii de știință au identificat membrana celulară în anii 1890 și au aflat în 1915 că este alcătuită în principal din lipide și proteine. În 1935, Hugh Davson și James Danielli au propus că ea este construită ca un sandviș, cu lipidele drept umplutură și proteinele drept felii de pâine. În anii 1950, microscoapele electronice cu transmisie au arătat că miezul membranei este un strat dublu, nu unul simplu.

În 1972, S. J. Singer și Garth Nicolson au propus modelul mozaicului fluid, care explică și în prezent cel mai bine cum sunt construite și cum funcționează membranele. Modelul înfățișează o membrană ca pe un mozaic de fosfolipide, colesterol, proteine și carbohidrați care plutesc și se deplasează unele față de altele ca niște plăcuțe desprinse.