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¿Por qué las moléculas lipofílicas pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos, a pesar de las 2 capas hidrofílicas?

¿Por qué las moléculas lipofílicas pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos, a pesar de las 2 capas hidrofílicas?


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Se dice comúnmente que las moléculas hidrofóbicas / lipofílicas / apolares pueden pasar fácilmente por la bicapa de fosfolípidos, y las moléculas hidrofílicas (polares o iónicas) no pueden pasar (cuando ninguna proteína ayuda a eso); debido a la naturaleza hidrofóbica del lípido.

Pero en la misma lógica, las moléculas hidrofóbicas no deberían pasar a través de la bicapa. Porque hay 2 capas hidrofílicas en la membrana. es decir.

A y A '.

Entonces, ¿cómo pueden pasar las moléculas hidrófobas a través de A y A '?

Supongo que se debe al diámetro delgado de A y A '. ¿Es eso?


Buena pregunta. Esta es mi opinión.

No es solo la superficie de la membrana lo que es polar. Hay agua (polar) a ambos lados de la membrana. En la mayoría de las células animales también existe una distribución desigual de cargas a través de la membrana. El ambiente fuera de la célula es típicamente positivo debido a un exceso de iones positivos, especialmente sodio. El interior de la célula suele ser negativo debido a un exceso de iones negativos como el fosfato.

Esto significa que las moléculas hidrofóbicas no se sienten más a gusto en el ambiente exterior o interior de la membrana que en la superficie. No hay razón para suponer más repulsión en la superficie. Entonces, solo debido a su movimiento cinético aleatorio, se encontrarán en la superficie de la membrana, algunos con la energía cinética necesaria para cruzar.

Hay otra forma de ver esto. No deberíamos pensar que la membrana permite la entrada de sustancias hidrófobas. Deberíamos pensar en ello como NO permitir que la sustancia hidrófila ingrese sin una verificación de identificación adecuada por parte de las proteínas en la membrana.


Biología 1302 Examen 2

Los fosfolípidos no están unidos, solo toman su forma debido a la aglomeración de las colas.
La bicapa de fosfolípidos resultante funciona para encerrar la célula, las capas hidrofílica y amp hidrofóbica restringen el movimiento, manteniendo el interior adentro y el exterior afuera

Recuerde: el colesterol es un lípido hidrofóbico que producen los animales.

se mueve con las colas hidrofóbicas para hacer que la membrana celular sea más rígida

La bicapa de fosfolípidos resultante funciona para encerrar la célula.
Las capas hidrofílicas y amphidrofóbicas restringen el movimiento, manteniendo el interior hacia adentro y el exterior hacia afuera.

Debido a que los fosfolípidos no están unidos entre sí, la membrana celular es muy flexible o "fluida".

Las colas de ácidos grasos de los fosfolípidos pueden alterar la fluidez o la flexibilidad de la membrana.

Aunque la bicapa de fosfolípidos proporciona una barrera, algunas sustancias aún pueden atravesar

Las moléculas muy pequeñas como el agua y los gases (CO2 y O2) pueden moverse a través de los fosfolípidos.

También puede pasar: moléculas hidrofóbicas - también llamadas moléculas & quot lipofílicas & quot

Las moléculas lipofílicas son amantes de los lípidos, por lo que pueden moverse fácilmente a través de la capa de ácidos grasos.

Aunque algunas cosas pueden cruzarse, la bicapa evita que muchas sustancias se crucen

Las moléculas hidrofílicas NO pueden cruzar la bicapa de fosfolípidos
p.ej. sales y azúcares amperios

Las moléculas muy grandes tampoco pueden cruzarse
p.ej. polisacáridos

Sin embargo: necesitamos obtener sales, azúcares, polisacáridos y otras moléculas grandes o hidrófilas dentro de nuestras células para mantenernos vivos.


PEGilación y sus alternativas

14.2 Liposomas PEGilados

Los liposomas, células microscópicas y esféricas artificiales, están hechas de una o más bicapas lipídicas que consisten en lípidos anfifílicos simples o diferentes lípidos cargados o neutros. Estos liposomas pueden atrapar moléculas terapéuticas como fármacos, vacunas, enzimas, proteínas, oligonucleótidos, material genético y otras biomoléculas, y se han investigado ampliamente como DDS para mejorar la seguridad y eficacia de la terapéutica [4]. Aunque los liposomas son una forma segura y eficaz de introducir agentes terapéuticos, a menudo sufren de opsonización, que elimina los liposomas que circulan en el torrente sanguíneo y provoca la degradación de los liposomas. Las propiedades físicas y la eficacia in vivo de los liposomas pueden alterarse fácilmente modificando las pocas características de los lípidos, incluida la longitud de la cadena, la insaturación, la composición, el tamaño y el potencial zeta [11, 12]. La modificación de la superficie de los liposomas o el camuflaje de los liposomas con PEG, conocida como PEGilación de liposomas, da lugar a liposomas modificados conocidos como liposomas PEGilados o liposomas furtivos. En comparación con los liposomas clásicos, estos liposomas PEGilados han mostrado una capacidad de circulación sanguínea mejorada, una alta biodisponibilidad de los fármacos sin pasar por el tracto digestivo, una toxicidad mínima y una administración de fármacos dirigida pasiva mejorada [12-14]. Varios productos sigilosos basados ​​en liposomas están disponibles en el mercado y varias de estas versiones se encuentran en ensayos clínicos avanzados. En particular, Doxil, AmBisome y Visudyne se han utilizado ampliamente en aplicaciones clínicas en diferentes países [14].


Capítulo 8 - Nanoestructuras terapéuticas para la administración dérmica y transdérmica de fármacos

El término "nanoescala" describe partículas que tienen un tamaño que varía de 1 a 100 nm, pero en el campo farmacéutico, las nanopartículas con un tamaño de 50 a 500 nm son aceptables.

Los sistemas de administración transdérmica de fármacos (TDDS) son vehículos de liberación controlada para un efecto terapéutico tópico o sistémico después de la aplicación local. Se han estudiado varios métodos para aumentar la penetración en ya través de la piel de ingredientes farmacéuticos activos. Un sistema de liberación de nanopartículas tiene un uso potencial para este propósito. Recientemente, se han desarrollado algunas nanopartículas con fines dermatológicos, incluidos los sistemas vesiculares, como los liposomas junto con otras variedades de nanoportadores, como las nanopartículas, los portadores de lípidos nanoestructurados, las nanopartículas a base de polímeros, los nanotubos de carbono y las nanopartículas magnéticas. Entre los nanoportadores cutáneos que se desarrollan, los más utilizados son los liposomas, transferomas, etosomas, niosomas, dendrímeros, nanopartículas de lípidos y polímeros y nanoemulsiones. En este capítulo vamos a revisar estos sistemas de nanoestructura para evaluar la administración de fármacos a sitios dérmicos y transdérmicos. También se discutirán su fabricación, ventajas y desventajas.


Camino para bloques de construcción de membranas

Con el péptido en forma de sacacorchos que se une a una molécula lipídica, el fosfolípido recién formado puede deslizarse a través de la primera capa de la membrana hacia la segunda. Crédito: M. Langer, R. Sah, A. Veser, M. Gütlich, D. Langosch /Química y Biología, Volumen 20, 24 de enero de 2013

Las biomembranas consisten en un mosaico de moléculas lipídicas individuales densamente empaquetadas. Estas moléculas se forman dentro de las células. Pero, ¿cómo se mueven estos bloques de construcción a la parte correcta de la membrana? Investigadores de la Technische Universität München han descubierto un mecanismo para mostrar cómo se hace esto.

Las moléculas de lípidos de las membranas, también conocidas como fosfolípidos, están compuestas por dos elementos: una cabeza hidrófila y dos ácidos grasos de cadena larga. Las moléculas forman una bicapa en la membrana, con todas las cabezas apuntando hacia afuera y las cadenas de ácidos grasos colgando en una posición de intercalación similar a una cremallera.

Las biomembranas se reorganizan o renuevan constantemente, por ejemplo, cada vez que las células se dividen. La célula crea constantemente nuevos fosfolípidos que deben alinearse, lo que hacen en ambas capas de la biomembrana. Sin embargo, las células solo producen fosfolípidos en un lado de la biomembrana. Desde allí, deben transportarse a la otra mitad de la bicapa.

Una mano amiga a través de la membrana

El problema es que las partes hidrófilas y lipófilas de la molécula se repelen entre sí. "Las moléculas pueden anclarse en una de las dos capas de la membrana con su cola lipofílica", explica el profesor Dieter Langosch de la Cátedra TUM de Química de Biopolímeros. "La translocación a la segunda capa no es posible porque las cabezas hidrófilas no pueden atravesar las cadenas de ácidos grasos lipófilos".

La clave para establecer el orden en las membranas radica en las enzimas que transportan las moléculas a su ubicación correcta en la "segunda capa". Los científicos han estado buscando estas enzimas, conocidas como flippases, durante muchos años. Pero ahora el profesor Langosch y su equipo han logrado un gran avance. Experimentaron con péptidos sintéticos, que transportan fosfolípidos a través de la membrana.

En este proceso, los investigadores encontraron un mecanismo de transporte indirecto. Los péptidos abarcan ambas capas de la membrana y pueden unirse a fosfolípidos individuales. El profesor Langosch explica: "Cuando los péptidos se unen a las moléculas, la membrana circundante se desestabiliza brevemente. Los nuevos fosfolípidos aprovechan esta oportunidad para atravesar la barrera de la primera capa lipídica y pasar a la segunda capa de la membrana".

Los investigadores ahora tienen una idea clara de cómo funcionan los flippases. "Nuestros péptidos se extienden a través de la membrana como un sacacorchos. Si esta" hélice alfa "tiene elementos dinámicos, puede unirse a los fosfolípidos", dice el profesor Langosch. "Este modelo nos ayudará a detectar los flippases".


Transporte a través de membranas celulares

La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a moléculas pequeñas permite que la célula controle y mantenga su composición interna. Solo las moléculas pequeñas sin carga pueden difundirse libremente a través de las bicapas de fosfolípidos (figura 2.49). Pequeñas moléculas no polares, como O2 y compañía2, son solubles en la bicapa lipídica y, por tanto, pueden atravesar fácilmente las membranas celulares. Pequeñas moléculas polares sin carga, como H2El O también puede difundirse a través de las membranas, pero las moléculas polares no cargadas más grandes, como la glucosa, no pueden. Las moléculas cargadas, como los iones, no pueden difundirse a través de una bicapa de fosfolípidos independientemente del tamaño, incluso los iones H + no pueden atravesar una bicapa de lípidos por difusión libre.

Figura 2.49

Permeabilidad de las bicapas de fosfolípidos. Las moléculas pequeñas sin carga pueden difundirse libremente a través de una bicapa de fosfolípidos. Sin embargo, la bicapa es impermeable a las moléculas polares más grandes (como la glucosa y los aminoácidos) y a los iones.

Aunque los iones y la mayoría de las moléculas polares no pueden difundirse a través de una bicapa lipídica, muchas de estas moléculas (como la glucosa) pueden atravesar las membranas celulares. Estas moléculas atraviesan las membranas mediante la acción de proteínas transmembrana específicas, que actúan como transportadores. Dichas proteínas de transporte determinan la permeabilidad selectiva de las membranas celulares y, por lo tanto, desempeñan un papel fundamental en la función de la membrana. Contienen múltiples regiones que atraviesan la membrana que forman un pasaje a través de la bicapa lipídica, lo que permite que las moléculas polares o cargadas atraviesen la membrana a través de un poro de proteína sin interactuar con las cadenas de ácidos grasos hidrófobos de los fosfolípidos de la membrana.

Como se discutió en detalle en el Capítulo 12, hay dos clases generales de proteínas transportadoras de membrana (Figura 2.50). Las proteínas del canal forman poros abiertos a través de la membrana, lo que permite el paso libre de cualquier molécula del tamaño adecuado. Los canales de iones, por ejemplo, permiten el paso de iones inorgánicos como Na +, K +, Ca 2+ y Cl - a través de la membrana plasmática. Una vez abiertas, las proteínas de los canales forman pequeños poros a través de los cuales iones del tamaño y la carga adecuados pueden atravesar la membrana por difusión libre. Los poros formados por estas proteínas de canal no están permanentemente abiertos, sino que pueden abrirse y cerrarse selectivamente en respuesta a señales extracelulares, lo que permite que la célula controle el movimiento de iones a través de la membrana. Dichos canales iónicos regulados se han estudiado particularmente bien en células nerviosas y musculares, donde median la transmisión de señales electroquímicas.

Figura 2.50

Proteínas de canal y portadoras. (A) Las proteínas de canal forman poros abiertos a través de los cuales las moléculas del tamaño apropiado (por ejemplo, iones) pueden atravesar la membrana. (B) Las proteínas portadoras se unen selectivamente a la molécula pequeña para ser transportada y luego se someten a una conformación (más.)

A diferencia de las proteínas de canal, las proteínas transportadoras se unen y transportan selectivamente moléculas pequeñas específicas, como la glucosa. En lugar de formar canales abiertos, las proteínas transportadoras actúan como enzimas para facilitar el paso de moléculas específicas a través de las membranas. En particular, las proteínas transportadoras se unen a moléculas específicas y luego experimentan cambios conformacionales que abren canales a través de los cuales la molécula a transportar puede atravesar la membrana y liberarse por el otro lado.

Como se ha descrito hasta ahora, las moléculas transportadas por las proteínas de canal o transportadoras atraviesan las membranas en la dirección energéticamente favorable, determinada por la concentración y los gradientes electroquímicos, un proceso conocido como transporte pasivo. Sin embargo, las proteínas transportadoras también proporcionan un mecanismo a través del cual los cambios de energía asociados con el transporte de moléculas a través de una membrana pueden acoplarse al uso o producción de otras formas de energía metabólica, al igual que las reacciones enzimáticas pueden acoplarse a la hidrólisis o síntesis de ATP. Por ejemplo, las moléculas pueden transportarse en una dirección energéticamente desfavorable a través de una membrana (por ejemplo, contra un gradiente de concentración) si su transporte en esa dirección está acoplado a la hidrólisis de ATP como fuente de energía, un proceso llamado transporte activo (Figura 2.51). La energía libre almacenada como ATP se puede utilizar para controlar la composición interna de la célula, así como para impulsar la biosíntesis de los componentes celulares.

Figura 2.51

Modelo de transporte activo. Modelo de transporte activoLa energía derivada de la hidrólisis de ATP se utiliza para transportar H + contra el gradiente electroquímico (de baja a alta concentración de H +). La unión de H + se acompaña de la fosforilación del portador (más.)


Segundos mensajeros

Los segundos mensajeros son de tal importancia que necesitan una apariencia más cercana. Descubrirá esta información importante para su posterior comprensión de la acción de las hormonas y los neurotransmisores. Intentemos comprender cómo la hormona epinefrina promueve una célula. La epinefrina, el & # 8220primer mensajero & # 8221 no puede atravesar la membrana plasmática, por lo que se une a un receptor de superficie. El receptor está conectado en el lado intracelular a una proteína periférica llamada Proteína G. Las proteínas G se denominan por una sustancia química similar al ATP, el trifosfato de guanosina (GTP), del que obtienen su energía.

Cuando se activa por el receptor, una proteína G transmite la señal a otra proteína de membrana, adenilato. La adenilato ciclasa elimina 2 grupos fosfato del ATP y lo transforma en AMP cíclico (cAMP), el segundo mensajero. El AMP cíclico activa unas enzimas llamadas quinasas en el citosol. Las quinasas incluyen grupos fosfato a otras enzimas celulares. Esto activa algunas enzimas y apaga otras; sin embargo, en cualquier caso, desencadena una fantástica gama de modificaciones fisiológicas dentro de la célula. Hasta el 60% de los fármacos utilizados en la actualidad actúan modificando la actividad de las proteínas G.


Estructura de una molécula de fosfolípidos

Un fosfolípido es una molécula anfipática, lo que significa que tiene un componente hidrófobo e hidrófilo. Una sola molécula de fosfolípido tiene un grupo fosfato en un extremo, llamado & ldquohead, & rdquo y dos cadenas de ácidos grasos, una al lado de la otra, que forman los lípidos & ldquotails. & rdquo El grupo fosfato está cargado negativamente, lo que hace que la cabeza sea polar e hidrófila, o & ldquowater amorosa. & rdquo Las cabezas de fosfato se sienten atraídas por las moléculas de agua en su entorno.

Las colas de lípidos, por otro lado, no están cargadas, son apolares e hidrófobas, o tienen miedo al agua. Una molécula hidrófoba se repele y es repelida por el agua. Algunas colas de lípidos consisten en ácidos grasos saturados y algunas contienen ácidos grasos insaturados. Esta combinación se suma a la fluidez de las colas que están en constante movimiento.


¿Por qué las moléculas lipofílicas pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos, a pesar de las 2 capas hidrofílicas? - biología


Revisión de la estructura de la membrana

    La membrana plasmática juega un papel crucial en la función de las células y en los procesos de vida de los organismos.

forman una barrera hidrofóbica en la periferia.

    Como hacer fosfolípidos reaccionar en un ambiente acuoso para formar una membrana bicapa?

    ¿Por qué son tan importantes las proteínas de membrana y cómo se colocan dentro de una membrana?

¿Cómo atraviesan las moléculas la membrana plasmática?

    La membrana plasmática es moléculas hidrófobas selectivamente permeables y las moléculas polares pequeñas pueden difundirse a través de la capa lipídica, pero los iones y las moléculas polares grandes no pueden.

    Las proteínas que forman canales se pueden utilizar para permitir el transporte de agua y otras moléculas hidrófilas. Estos canales a menudo se activan para regular la velocidad de transporte.

    El proceso de exocitosis expulsa moléculas grandes de la célula y se utiliza para la secreción celular.


UNIÓN DE COLESTEROL Y ADRENODOXINA A LA VESÍCULA FOSFOLÍPIDA-RECONSTITUIDA P-450scc *

Resumen del editor

Este capítulo examina la unión del colesterol y la adrenodoxina al P-450 reconstituido en vesículas de fosfolípidos. SCC. La escisión de la cadena lateral del colesterol requiere 3 componentes proteicos: (1) citocromo P-450SCC, (2) adrenodoxina reductasa (AR) y (3) adrenodoxina (ADX). El citocromo cataliza una triple hidroxilación del colesterol que provoca la escisión del enlace 20-22. La proteína FAD (AR) y la proteína hierro azufre (ADX) sirven como una cadena de transporte de electrones para P-450. El capítulo analiza el mecanismo por el cual estas proteínas transfieren electrones se investiga: AR forma un complejo con ADX el AR recibe un par de electrones de NADPH y transfiere un electrón a ADX. La reducción de ADX induce la disociación del complejo y permite la interacción de ADX con el citocromo; no se produce la interacción simultánea de ADX con AR y citocromo. La unión del colesterol al citocromo induce un aumento de 20 veces en la unión de ADX y viceversa. Estos estudios propusieron que la unión mutuamente facilitada de componentes evita que el citocromo P-450 funcione como una NADPH inútil o una adrenodoxina oxidasa.


Ver el vídeo: La célula Membrana celular Estructura y funciones. Bicapa lipídica. Biología Parte 2. (Octubre 2022).