Estructures lipídicas

Archiu:Phospholipids aqueous solution structures-es.svg

Fosfolípits organisats en liposomas, micelas i bicapa lipídica.

Les estructures lipídicas són conformació que li donen forma a les membranes plasmáticas. Els seus components principals són els lípits, els quals presenten característiques especials que estan condicionades per factors termodinàmics com la temperatura. Una de les tècniques experimentals més utilisades per a l'estudi d'estes estructures és la difracció de rajos X, ya que per les característiques d'este tipo de radiació electromagnètica es poden inferir propietats de la matèria.

Estructura de la membrana lipídica

Archiu:Lipid bilayer section.gif

Bicapa lipídica decorreguda constituïda enterament de fosfatidil tossal.

Totes les membranes biològiques estan constituïdes per lípits, la cantitat de la qual en dites membranes varia depenent del tipo de teixit. En general, els lípits consistixen en un cap polar i una regió de caps apolares constituint lo que es coneix com una estructura anfipática. Depenent de la complexitat de la seua molècula existixen dos categories de lípits, simples i complexos. Els simples estan conformats específicament per carbono, hidrogen i oxigen. Els complexos, ademés dels elements mencionats, presenten també nitrogen, fòsfor o sofre.

Les membranes lipídicas es componen principalment de fosfolípits que usualment es componen de caps carregats i cadenes hidrocarbonadas que no poden interaccionar en l'aigua. Per esta estructura especial, els fosfolípits, en interaccionar en una solució acuosa, sofrixen interaccions hidrofòbiques que es poden definir com el conjunt de factors termodinàmics que són responsables del seqüestre dels grups no polars d'un mig acuoso, les quals fan que les cadenes hidrocarbonadas tendixquen a unir-se entre sí, formant estructures que asseguren un mínim contacte en l'aigua incrementant l'entropía del sistema.

Fases de les estructures lipídicas de membrana en sistemes acuosos

Per les interaccions hidrofòbiques, els lípits es poden trobar en diverses fases que es detallen a continuació, les quals depenen de les concentracions de lípits que es troben en el mig acuoso, aixina com de la temperatura.

Lípits monoméricos

Archiu:Lipid bilayer and micelle.svg

Autoorganización dels lípits. Es mostra una bicapa lipídica a l'esquerra i una micela a la dreta.

Com el seu nom indica, es poden trobar monòmers de lípits en el mig acuoso que van a dependre directament de consideracions entrópicas.

Micela

Quan la concentració de fosfolípits monoméricos supera la superfície del mig acuoso, es formen estructures anomenades micelas. Estes micela poden existir en diferents tamanys i el seu núcleu està compost per un chicotet volum d'hidrocarbur pur capaç de dissoldre substàncies no polars, mentres que la superfície polar assegura la solubilidad de la micela en aigua. Es pot aproximar el procés de formació per mig de la llei d'acció de masses.

Fase laminar

A concentracions altes i com un procés espontàneu i producte del mig acuoso, les micela adquirixen una conformació en fulls estesos de dos dimensions anomenades bicapas. Baix tal definició de bicapa, estes poden existir en dos estats principals que varien depenent de la temperatura tal i com es detallarà a continuació.

Fase $L_c$ o $L_{\beta }$

Denominada fase cristalina (sòlida) o gel, en esta conformació les cadenes aciladas dels fosfolípits estan totalment esteses, paraleles a la normal de la bicapa en la forma trans, i les molècules s'empaqueten juntes en una estructura casi hexagonal. En esta conformació no hi ha separacions de capes d'aigua.

Fase $L_{{\beta }^{\prime }}$

Esta fase és una variació de la fase cristalina $L_{\beta }$, denominada fase sòlit-ordenada, per l'aument de temperatura. En este cas, les cadenes aciladas no solament estan totalment esteses sino que presenten un inclinament sobre el pla normal. Esta declinació depén del cap del grup del àcit gras. En l'estudi de l'estructura de $L_{\beta }$ en fosfatidilcolina, que és el principal component de moltes membranes biològiques, es va trobar que estes bicapas tenen un inclinament d'al voltant de 30°. Els lípits es conformen en una espècie d'enreixat triangular de dos dimensions en el pla de les membranes.

Fase $P_{{\beta }^{\prime }}$

En aumentar la temperatura, la $L_{{\beta }^{\prime }}$ sofrix canvis de configuració, donant lloc a l'aparició de la fase $P_{{\beta }^{\prime }}$, la qual presenta ondulacions en la superfície de la membrana, sent coneguda com la fase de l'ona. Les ones són producte d'apanys periòdics de la fase $L_{{\beta }^{\prime }}$ i la fase $L_{\alpha }$ que es tractarà més alvance. En este estat, la fase $L_{{\beta }^{\prime }}$ presenta un inclinament menor que la que té habitualment.

Fase $L_{\alpha }$

És també denominada fase decorreguda o líquida cristalina i es dona a les temperatures més altes en la membrana biològica. En esta etapa, les cadenes estan principalment desordenades i l'orde tendix a perdre-se. Este desorde és per la presència d'isòmers rotacionales al voltant dels enllaços C-C de les cadenes aciladas de les grassas, per a formar isòmers deformes que són el resultat de la rotació de 120° al voltant dels enllaces C-C. Estos isòmers rotacionales produïxen torceduras en la conformació de les cadena aciladas.

Fase cúbica

La fase cúbica lipídica és principalment una fase bi-contínua de bicapas lipídicas en orde periòdic tridimensional, i formant estructures unilamelares. Hi ha en principi 36 possibles espais cúbics permesos per a les fases relacionades.

Fase hexagonal inversa

Esta fase, que també es dona a altes temperatures, és deguda a un aument de l'entropía, duent a que els lípits formen cilindres en les cadenes directament cap a fòra. Conseqüentment, les cadenes tendixen a evitar l'aigua en els apanys cilíndrics en dos dimensions.