As moléculas biológicas são anfifílicas ou anfifílicas, ou seja, são simultaneamente hidrófobas e hidrofílicas. O bico fosfolípido contém grupos de cabeça hidrofílicos carregados, que interagem com a água polar. As camadas também contêm caudas hidrofóbicas, que se encontram com as caudas hidrofóbicas da camada complementar. As caudas hidrofóbicas são geralmente ácidos gordos com comprimentos diferentes. As interações dos lipídios, especialmente as caudas hidrofóbicas, determinam as propriedades físicas do bocal lipídico como fluidez.
Membranas nas células tipicamente definem espaços fechados ou compartimentos nos quais as células podem manter um ambiente químico ou bioquímico que difere do exterior. Por exemplo, a membrana ao redor dos peroxissomas protege o resto da célula dos peróxidos, produtos químicos que podem ser tóxicos para a célula, e a membrana da célula separa uma célula do seu meio circundante. Os peroxissomas são uma forma de vacuole encontrado na célula que contém subprodutos de reações químicas dentro da célula. A maioria das organelas são definidas por tais membranas, e são chamadas de organelas “membrane-bound”.
Permeabilidade seletivaEditar
Provavelmente a característica mais importante de uma biomembrana é que ela é uma estrutura seletivamente permeável. Isto significa que o tamanho, carga e outras propriedades químicas dos átomos e moléculas que tentam cruzá-la determinarão se eles serão bem sucedidos em fazê-lo. A permeabilidade seletiva é essencial para a separação efetiva de uma célula ou organela do seu ambiente. As membranas biológicas também têm certas propriedades mecânicas ou elásticas que lhes permitem mudar de forma e mover-se conforme necessário.
De um modo geral, pequenas moléculas hidrofóbicas podem facilmente cruzar as camadas de fosfolípidos por simples difusão.
Partículas que são necessárias para a função celular, mas são incapazes de se difundir livremente através de uma membrana entram através de uma proteína de transporte de membrana ou são tomadas por meio de endocitose, onde a membrana permite que um vacúolo se una a ela e empurre seu conteúdo para dentro da célula. Muitos tipos de membranas plasmáticas especializadas podem separar células do ambiente externo: apicais, basolaterais, pré-sinápticas e pós-sinápticas, membranas de flagelo, cílios, microvilosidades, filopódios e lamelipódios, o sarcolema das células musculares, assim como mielina especializada e membranas dendríticas dos neurônios. As membranas plasmáticas também podem formar diferentes tipos de estruturas “supramembranas” como caveolas, densidade pós-sináptica, podossoma, invadopódio, desmosoma, hemidesmosoma, aderência focal e junções celulares. Estes tipos de membranas diferem na composição lipídica e proteica.
Distintas membranas também criam organelas intracelulares: endossoma; retículo endoplasmático liso e rugoso; retículo sarcoplasmático; aparelho de Golgi; lisossoma; mitocôndrio (membranas interna e externa); núcleo (membranas interna e externa); peroxisoma; vacúolo; grânulos citoplasmáticos; vesículas celulares (fagosoma, auto-fagosoma, vesículas revestidas de clatrina, vesículas revestidas de COPI e revestidas de COPII) e vesículas secretas (incluindo sinaptosomas, acrossomas, melanosomas e grânulos de cromofina).Diferentes tipos de membranas biológicas têm diversas composições lipídicas e proteicas. O conteúdo das membranas define as suas propriedades físicas e biológicas. Alguns componentes das membranas desempenham um papel fundamental na medicina, tais como as bombas de efluxo que bombeiam medicamentos de uma célula.
FluidezEditar
O núcleo hidrofóbico do bico fosfolípido está em constante movimento devido às rotações em torno das ligações das caudas lipídicas. As caudas hidrofóbicas de um bocal dobram e fecham juntas. No entanto, devido à ligação do hidrogênio à água, os grupos de cabeças hidrofílicas exibem menos movimento, já que sua rotação e mobilidade são limitadas. Isto resulta no aumento da viscosidade da camada lipídica mais próxima das cabeças hidrofílicas.
Below a transition temperature, um bocal lipídico perde fluidez quando os lipídios altamente móveis exibem menos movimento tornando-se um sólido semelhante a um gel. A temperatura de transição depende dos componentes do bocal lipídico como o comprimento da cadeia de hidrocarbonetos e a saturação de seus ácidos graxos. A fluidez dependente da temperatura constitui um importante atributo fisiológico para as bactérias e organismos de sangue frio. Estes organismos mantêm uma fluidez constante modificando a composição dos ácidos graxos lipídicos da membrana de acordo com as diferentes temperaturas.
Em células animais, a fluidez da membrana é modulada pela inclusão do colesterol esterol. Esta molécula está presente em quantidades especialmente grandes na membrana plasmática, onde constitui aproximadamente 20% dos lipídios da membrana por peso. Como as moléculas de colesterol são curtas e rígidas, elas preenchem os espaços entre as moléculas de fosfolípidos vizinhos deixados pelas dobras em suas caudas insaturadas de hidrocarbonetos. Desta forma, o colesterol tende a endurecer o bico, tornando-o mais rígido e menos permeável.
Para todas as células, a fluidez da membrana é importante por muitas razões. Ela permite que as proteínas da membrana se difundam rapidamente no plano do bico e interajam umas com as outras, como é crucial, por exemplo, na sinalização celular. Ela permite que os lipídios e proteínas da membrana se difundam dos locais onde são inseridos no bocal após sua síntese para outras regiões da célula. Permite que as membranas se fundam umas com as outras e misturam suas moléculas, e assegura que as moléculas da membrana sejam distribuídas uniformemente entre as células filhas quando uma célula se divide. Se as membranas biológicas não fossem fluidas, é difícil imaginar como as células poderiam viver, crescer e reproduzir-se.