Bicapa lipídica

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La bicapa de lípido es una fina membrana polar hecha de dos capas de lípidos moléculas . Estas membranas son láminas planas que forman una barrera continua alrededor de las células . La membrana de la célula de casi todos los organismos vivos y muchos virus están hechos de una bicapa lipídica, como son las membranas que rodean el núcleo de la célula y otras estructuras subcelulares. La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones , proteínas y otras moléculas donde más se necesitan y evita que se difunda en las áreas donde no debería estar. Bicapas lipídicas son ideales para esta función porque, a pesar de que son sólo unos pocos nanómetros de ancho, son impermeables a la mayoría de los solubles en agua ( hidrófilo moléculas). Bicapas son particularmente impermeable a los iones, que permite a las células para regular las concentraciones de sal y de pH mediante el bombeo de iones a través de sus membranas usando proteínas llamadas bombas de iones .

Este fluido de lípidos bicapa sección transversal se compone enteramente de fosfatidilcolina .

Bicapas naturales se componen generalmente de fosfolípidos , que tienen una cabeza hidrófila y dos hidrófobos colas de cada uno. Cuando los fosfolípidos se expone al agua, que se organizan en una lámina de dos capas (una bicapa) con todos sus colas apuntando hacia el centro de la hoja. El centro de esta bicapa casi no contiene agua y excluye moléculas como azúcares o sales que se disuelven en agua pero no en el aceite. Este proceso de montaje es similar a la coalescencia de gotitas de aceite en agua y es accionado por la misma fuerza, el llamado efecto hidrófobo . Debido bicapas lipídicas son muy frágiles y son tan delgados que son invisibles en un microscopio tradicional, bicapas son muy difíciles de estudiar. Los experimentos en bicapas con frecuencia requieren técnicas avanzadas como la microscopía electrónica y microscopía de fuerza atómica .

Fosfolípidos con grupos de cabeza ciertas pueden alterar la química de la superficie de una bicapa y puede, por ejemplo, marcar una célula para su destrucción por el sistema inmune . Colas de lípidos también puede afectar a propiedades de la membrana, por ejemplo mediante la determinación de la fase de la bicapa. La bicapa puede adoptar forma de un sólido de gel de estado de fase a temperaturas más bajas pero experimentan transición de fase a un estado líquido a temperaturas más altas. El embalaje de lípidos dentro de la bicapa también afecta a sus propiedades mecánicas, incluyendo su resistencia al estiramiento y flexión. Muchas de estas propiedades han sido estudiadas con el uso de artificiales "modelo" bicapas producidos en un laboratorio. Las vesículas hechas por bicapas modelo también se han utilizado clínicamente para administrar fármacos.

Las membranas biológicas incluyen típicamente varios tipos de lípidos distintos de fosfolípidos. Un ejemplo particularmente importante en las células animales es el colesterol , que ayuda a fortalecer la bicapa y disminuir su permeabilidad. El colesterol también ayuda a regular la actividad de ciertas proteínas integrales de membrana . Las proteínas integrales de membrana funcionar cuando se incorpora en una bicapa lipídica. Debido bicapas definir los límites de la célula y sus compartimentos, estas proteínas de membrana están implicadas en muchos procesos de señalización intra-e inter-celular. Ciertos tipos de proteínas de membrana están involucrados en el proceso de fusión de dos bicapas juntos. Esta fusión permite la unión de dos estructuras distintas como en la fertilización de un óvulo por los espermatozoides o la entrada de un virus en una célula.

Las tres estructuras principales fosfolípidos forman en solución; el liposoma (una bicapa cerrada), la micela y la bicapa.

Contenido

[ editar ] Estructura y organización

Una bicapa lipídica, también conocida como la bicapa de fosfolípidos, es una hoja de lípidos dos moléculas de espesor, dispuestas de modo que los hidrófilos cabezas de fosfato punto "fuera" para el agua a ambos lados de la bicapa y el hidrófobo punto colas "en" a la núcleo de la bicapa. Esta disposición resulta en dos "volantes", que son cada una capa molecular individual. Los lípidos auto-ensamblan en esta estructura debido a la efecto hidrófobo que crea una interacción energéticamente desfavorable entre las colas de lípidos hidrófobos y el agua circundante. Por lo tanto, una bicapa lipídica normalmente se mantienen juntas por enteramente fuerzas no covalentes que no implican la formación de enlaces químicos entre las moléculas individuales.

Hay algunas similitudes entre esta estructura y un común burbuja de jabón , aunque también hay diferencias importantes. Como se ilustra, tanto las estructuras implican dos capas de una sola molécula de un anfífilo sustancia. En el caso de una burbuja de jabón, las dos monocapas de jabón capa de una capa de agua intervenir. Las cabezas hidrófilas se orientan "en" hacia este núcleo de agua, mientras que las colas hidrófobas punto "out" al aire. En el caso de una bicapa lipídica, esta estructura se invierte con cabezas y colas in Otra diferencia importante entre las bicapas lipídicas y burbujas de jabón es su tamaño relativo. Las burbujas de jabón son típicamente cientos de nanómetros de grosor, en el mismo orden que la longitud de onda de la luz, que es la razón por la interferencia efectos que los colores del arco iris en una superficie de la burbuja. Una única bicapa lipídica, por otro lado, es de unos cinco nanómetros de espesor, mucho más pequeña que la longitud de onda de la luz y por lo tanto es invisible para el ojo, incluso con un microscopio óptico estándar.

Esquemática en sección transversal de un perfil de bicapa lipídica típica. Hay tres regiones distintas: los grupos de cabeza completamente hidratado, el núcleo alcano completamente deshidratado y una región corta intermedia con hidratación parcial. Aunque los grupos de cabeza son neutrales, tienen momentos dipolares importantes que influyen en la disposición molecular. [1]

[ editar ] El análisis de sección cruzada

La bicapa lipídica es muy delgado en comparación con sus dimensiones laterales. Si una célula típica de mamífero (diámetro ~ 10 micrómetros) fueron hasta el mismo tamaño de una sandía (~ 1 ft/30 cm), la bicapa lipídica que forman la membrana plasmática sería tan grueso como una hoja de papel de oficina. A pesar de ser sólo unos pocos nanómetros de espesor, la bicapa se compone de varias regiones químicas distintas a través de su sección transversal. Estas regiones y sus interacciones con el agua circundante se han caracterizado a lo largo de las últimas décadas con la reflectometría de rayos X , [2] la dispersión de neutrones [3] y de resonancia magnética nuclear técnicas.

La primera región a ambos lados de la bicapa es el grupo de cabeza hidrófilo. Esta porción de la membrana es completamente hidratada y es típicamente de alrededor de 0.8-0.9 nm de espesor. En fosfolípidos bicapas el fosfato grupo se encuentra dentro de esta región hidratado, aproximadamente 0,5 nm fuera del núcleo hidrófobo. [4] En algunos casos, la región hidratado puede extender mucho más allá, por ejemplo, en los lípidos con una proteína de gran tamaño o de la cadena de azúcar a largo injertado la cabeza. Un ejemplo común de tal modificación en la naturaleza es el lipopolisacárido capa sobre una membrana externa bacteriana, [5] que ayuda a retener una capa de agua alrededor de la bacteria para prevenir la deshidratación.

TEM imagen de una bacteria. El aspecto peludo en el exterior se debe a una capa de azúcares de cadena larga unidas a la membrana celular. Esta capa ayuda a atrapar el agua para evitar que la bacteria se deshidrate.

Siguiente a la región hidratado es una región intermedia que es sólo parcialmente hidratado. Esta capa límite es de aproximadamente 0,3 nm de espesor. Dentro de esta corta distancia, la concentración de gotas de agua de 2 M en el lado grupo de cabeza a casi cero en la cola (núcleo) lateral. [6] [7] El núcleo hidrofóbico de la bicapa es típicamente 3-4 nm de espesor, pero este valor varía con longitud de cadena y la química. [2] [8] grosor Core también varía significativamente con la temperatura, particularmente cerca de una transición de fase. [9]

[ edit ] Asimetría

En muchas bicapas de origen natural, las composiciones de las valvas de membrana interior y exterior son diferentes. En humanos las células rojas de la sangre , el interior (citoplasma) prospecto se compone en gran parte de la fosfatidiletanolamina , fosfatidilserina y fosfatidilinositol y sus derivados fosforilados. Por el contrario, el exterior (extracelular) prospecto se basa en fosfatidilcolina , esfingomielina y una variedad de glicolípidos, [10] [11] En algunos casos, esta asimetría se basa en donde los lípidos se hizo en la célula y refleja su orientación inicial. [12] Las funciones biológicas de los lípidos asimetría se comprende perfectamente, aunque está claro que se utiliza en varias situaciones diferentes. Por ejemplo, cuando una célula se somete a la apoptosis , la fosfatidilserina - normalmente localizado en el prospecto citoplasmática - se transfiere a la superficie exterior: no se reconoce por un macrófago que entonces activamente barre la célula moribunda.

Lipid asimetría surge, al menos en parte, del hecho de que la mayoría de los fosfolípidos son sintetizados y inserta inicialmente en la monocapa interna: aquellos que constituyen la monocapa externa se transportan desde la monocapa interna por una clase de enzimas llamadas flippases . [13] [ 14] Otros lípidos, tales como la esfingomielina, parecen ser sintetizados en la hoja externa. Flippases son miembros de una familia más grande de moléculas de transporte de lípidos que también incluye floppases, que los lípidos de transferencia en la dirección opuesta, y scramblases, que aleatorizar distribución de lípidos a través de las bicapas de lípidos (como en las células apoptóticas). En cualquier caso, una vez asimetría lipídica se establece normalmente no se disipan rápidamente porque espontáneo flip-flop de lípidos entre los volantes es muy lento. [15]

Es posible imitar esta asimetría en el laboratorio en sistemas bicapa del modelo. Ciertos tipos de artificial muy pequeña vesícula automáticamente se hacen ligeramente asimétrica, aunque el mecanismo por el que esta asimetría se genera es muy diferente de la de las células. [16] Mediante la utilización de dos monocapas diferentes en Langmuir-Blodgett deposición [17] o una combinación de Langmuir-Blodgett y vesícula ruptura deposición [18] , también es posible sintetizar una bicapa planar asimétrica. Esta asimetría puede perderse con el tiempo como los lípidos en bicapas soportadas pueden ser propensos a flip-flop. [19]

[ editar ] Fases y transiciones de fase

Diagrama que muestra el efecto de los lípidos insaturados en una bicapa. Los lípidos con una cola saturada (azul) interrumpir el embalaje de los que tienen colas sólo saturados (negro). La bicapa resultante tiene más espacio libre y, en consecuencia, más permeable al agua y otras moléculas pequeñas.

A una temperatura dada una bicapa lipídica puede existir en forma líquida o una fase de gel (sólido). Todos los lípidos tienen una temperatura característica a la que la transición (fundir) desde el gel a fase líquida. En ambas fases las moléculas lipídicas se impide a los flip-flop través de la bicapa, pero en las bicapas de fase líquida de un lípido dado intercambiarán lugares vecinos con sus millones de veces por segundo. Este paseo aleatorio intercambio de lípidos permite a difundir y por lo tanto vagar a través de la superficie de la membrana. [20] A diferencia de las bicapas de fase líquida, los lípidos en una bicapa de fase en gel están bloqueados en su lugar.

El comportamiento de fase de bicapas lipídicas se determina principalmente por la fuerza de las atractivas de Van der Waals interacciones entre las moléculas lipídicas adyacentes. Lípidos ya cola tienen más área sobre la cual a interactuar, lo que aumenta la fuerza de esta interacción y, por consiguiente la disminución de la movilidad de los lípidos. Por lo tanto, a una temperatura dada, un lípido de cola corta será más fluido que una por lo demás idéntica de cola larga de lípidos. [8] temperatura de transición también puede ser afectada por el grado de insaturación de las colas de lípidos. Un insaturado doble enlace puede producir un doblez en el alcano de cadena, interrumpiendo el embalaje de lípidos. Esta alteración crea el espacio libre dentro de la bicapa lo que permite una mayor flexibilidad en las cadenas adyacentes. [8] Un ejemplo de este efecto puede ser observado en la vida diaria como la mantequilla, que tiene un gran porcentaje de grasas saturadas, es sólido a temperatura ambiente mientras vegetal aceite, que es principalmente insaturada, es líquido.

Membranas más naturales son una mezcla compleja de moléculas de lípidos diferentes. Si algunos de los componentes son líquidos a una temperatura dada, mientras que otros están en la fase de gel, las dos fases pueden coexistir en regiones espacialmente separados, más bien como un iceberg flotando en el océano. Esta separación de fases juega un papel crítico en los fenómenos bioquímicos porque los componentes de la membrana, tales como las proteínas se puede dispersar en una o la otra fase [21] y por lo tanto se concentra a nivel local o activado. Un componente particularmente importante de muchos sistemas de fase mixta es el colesterol , que modula la permeabilidad de la bicapa, la resistencia mecánica y las interacciones bioquímicas.

[ editar ] La química de superficie

Mientras que las colas de lípidos principalmente modular el comportamiento bicapa de fase, que es el grupo principal que determina la química de la superficie bicapa. Bicapas más naturales se componen principalmente de fosfolípidos , aunque esfingolípidos tales como esfingomielina y esteroles tales como colesterol también son componentes importantes. De los fosfolípidos, el grupo de cabeza más común es la fosfatidilcolina (PC), que representan aproximadamente la mitad de los fosfolípidos en la mayoría de células de mamíferos. [22] PC es un ion híbrido grupo de cabeza, ya que tiene una carga negativa en el grupo fosfato y una carga positiva en la amina, pero, debido a que estos cargos equilibrio local, sin costo neto.

Otros grupos de cabeza también están presentes en diversos grados y puede incluir la fosfatidilserina (PS) fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilglicerol (PG). Estos grupos de cabeza alternas a menudo confieren una funcionalidad específica biológica que es altamente dependiente del contexto. Por ejemplo, la presencia de PS en la cara extracelular de la membrana de los eritrocitos es un marcador de célula de la apoptosis , [23] mientras que PS en la placa de crecimiento vesículas es necesaria para la nucleación de hidroxiapatita cristales y la mineralización ósea posterior. [24] [25] A diferencia de PC, algunos de los grupos de cabeza otros llevan una carga neta, que puede alterar las interacciones electrostáticas de moléculas pequeñas con la bicapa. [26]

[ edit ] funciones biológicas

[ editar ] La contención y separación

La función principal de la bicapa de lípido en biología es separar acuosas compartimentos de sus alrededores. Sin algún tipo de barrera delinear el "yo" de "no-yo" es difícil de definir incluso el concepto de un organismo o de la vida. Esta barrera adopta la forma de una bicapa de lípido en todas las formas de vida conocidas a excepción de unas pocas especies de arqueas que utilizan una monocapa lipídica especialmente adaptados. [5] Incluso se ha propuesto que la primera forma de vida puede haber sido un simple lípidos vesícula con prácticamente su único biosintética capacidad de ser la producción de más fosfolípidos . [27] La capacidad de particionamiento de la bicapa de lípido se basa en el hecho de que hidrofílicos moléculas no pueden atravesar fácilmente la hidrófobo núcleo bicapa, como se discute en el transporte a través de la bicapa a continuación. Núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos tienen dos bicapa lipídica, y otras estructuras están rodeadas por una única bicapa lipídica (tal como la membrana plasmática, retículos endoplásmico, aparatos de Golgi y lisosomas). Ver Orgánulos . [28]

Los procariotas tienen una sola bicapa lipídica, la membrana de la célula (también conocida como la membrana plasmática). Muchos procariotas también tienen una pared celular , pero la pared celular está compuesta de proteínas de cadena larga o hidratos de carbono , lípidos no. En contraste, los eucariotas tienen una gama de orgánulos , incluyendo el núcleo , mitocondrias , lisosomas y retículo endoplasmático . Todos estos compartimentos subcelulares están rodeadas por una o más bicapas de lípidos y, juntos, comprenden típicamente la mayoría del área presente bicapa en la celda. En el hígado los hepatocitos , por ejemplo, las cuentas de membrana plasmática para sólo dos por ciento de la superficie total de la bicapa de células, mientras que el retículo endoplasmático contiene más del cincuenta por ciento y la mitocondria un porcentaje más treinta. [29]

Ilustración de una proteína de señalización de GPCR. En respuesta a una molécula tal como una hormona de unión al dominio exterior (azul) de la forma GPCR cambios y cataliza una reacción química en el dominio interior (rojo). La característica de gris es la bicapa circundante.

[ editar ] Señalización

Probablemente, la forma más conocida de la señalización celular es la transmisión sináptica , mediante el cual un impulso nervioso que ha alcanzado el final de una neurona se transporta a una neurona adyacente a través de la liberación de neurotransmisores . Esta transmisión se hace posible por la acción de las vesículas sinápticas cargadas con los neurotransmisores de ser liberado. Estas vesículas fusible con la membrana de la célula en el terminal presináptico y liberar su contenido al exterior de la célula. Los contenidos entonces difundirse a través de la sinapsis en el terminal post-sináptica.

Bicapas lipídicas también están implicados en la transducción de señales a través de su papel como el hogar de proteínas integrales de membrana . Esta es una clase muy amplia e importante de la biomolécula. Se estima que hasta un tercio de la humano proteoma pueden ser proteínas de membrana. [30] Algunas de estas proteínas están relacionadas con el exterior de la membrana celular. Un ejemplo de esto es el CD59 proteína, que identifica las células como "auto" y por lo tanto inhibe su destrucción por el sistema inmune. El VIH virus evade el sistema inmunitario , en parte, mediante el injerto de estas proteínas de la membrana de acogida en su propia superficie. [29] Alternativamente, algunas proteínas de membrana penetre todo el camino a través de la bicapa y sirven para retransmitir los eventos de señales individuales desde el exterior al interior de la célula. La clase más común de este tipo de proteína es la proteína G-receptor acoplado (GPCR). GPCRs son responsables de gran parte de la capacidad de la célula para percibir su entorno y, a causa de esta importante función, aproximadamente el 40% de todos los medicamentos modernos se dirigen a los GPCR. [31]

Además de proteínas y mediadas por procesos de solución, también es posible para las bicapas lipídicas de participar directamente en la señalización. Un ejemplo clásico de esto es la fosfatidilserina activada por fagocitosis . Normalmente, la fosfatidilserina está asimétricamente distribuido en la membrana celular y está presente sólo en el lado interior. Durante muerte celular programada una proteína llamada escramblasa equilibra esta distribución, que muestra la fosfatidilserina en la cara bicapa extracelular. La presencia de fosfatidilserina a continuación, desencadena la fagocitosis para eliminar las células muertas o moribundas.

[ editar ] Métodos de caracterización

Humanos de las células rojas de la sangre vista a través de un microscopio de fluorescencia. La membrana de la célula que ha sido manchado con un colorante fluorescente. Barra de escala es 20μm.
Microscopio Electrónico de Transmisión (TEM) de una vesícula lipídica . Las dos bandas oscuras alrededor del borde son las dos valvas de la bicapa. Históricamente, las imágenes similares confirmó que la membrana celular es una bicapa

La bicapa de lípido es una estructura muy difícil de estudiar debido a que es tan delgado y frágil. A pesar de estas limitaciones docenas de técnicas han sido desarrolladas durante los últimos setenta años para permitir la investigación de su estructura y función.

Las mediciones eléctricas son una forma directa de caracterizar una función importante de una bicapa: su capacidad para separar y prevenir el flujo de iones en solución. Mediante la aplicación de un voltaje a través de la bicapa y midiendo la corriente resultante, la resistencia de la bicapa se determina. Esta resistencia es generalmente muy alto [ cita requerida ] ya que el núcleo hidrofóbico es impermeable a especies cargadas. La presencia de incluso unos pocos de escala nanométrica resultados agujeros en un aumento espectacular en la corriente. [32] La sensibilidad de este sistema es tal que incluso la actividad de solo los canales de iones se puede resolver. [33]

Las medidas eléctricas no ofrecen una imagen real como imagen con un microscopio puede. Bicapas lipídicas no puede ser visto en un microscopio tradicional, ya que son demasiado delgadas. Con el fin de ver bicapas, los investigadores suelen utilizar microscopía de fluorescencia . Una muestra se excita con una longitud de onda de la luz y se observa en una longitud de onda diferente, de modo que sólo las moléculas fluorescentes con una excitación a juego y el perfil de emisión se verá. Bicapas lipídicas naturales no son fluorescentes, así se usa un colorante que se une a las moléculas deseadas en la bicapa. Resolución se limita normalmente a unos pocos cientos de nanómetros, mucho más pequeñas que una célula típica pero mucho más grande que el espesor de una bicapa lipídica.

3d-Adaptado AFM imágenes que muestran la formación de poros transmembrana (agujeros) en bicapa lipídica apoyo [34]
Ilustración de un típico AFM exploración de una bicapa lipídica compatible. Los pozos son defectos en la bicapa, exponiendo la superficie lisa de la parte de abajo del sustrato.

La microscopía electrónica ofrece una imagen de mayor resolución. En un microscopio electrónico , un haz de centrado electrones interactúa con la muestra en lugar de un haz de luz como en la microscopía tradicional. En combinación con técnicas de congelación rápida, microscopía electrónica también se ha utilizado para estudiar los mecanismos de transporte inter-e intracelulares, por ejemplo, en la demostración de que exocitótica vesículas son los medios de liberación química en las sinapsis . [35]

31 P-RMN (resonancia magnética nuclear) espectroscopia se utiliza ampliamente para estudios de bicapas de fosfolípidos y de las membranas biológicas en condiciones nativas. El análisis [36] de 31 P-RMN de los lípidos puede proporcionar una amplia gama de información sobre embalaje bicapa lipídica, transiciones de fase (fase de gel, fase fisiológica de cristal líquido, las fases de onda, las fases no bicapa), la orientación de lípidos cabeza del grupo / dinámica , y las propiedades elásticas de la bicapa de lípido puro y como resultado de la unión de las proteínas y otras biomoléculas.

Además, un HN específico ... (O)-P experimento de RMN (transferencia INEPT por acoplamiento escalar 3JH-P ~ 5 Hz) podría proporcionar una información directa acerca de la formación de enlaces de hidrógeno entre medio de los protones de la proteína a fosfato de grupos de cabeza de lípidos, que es útil en los estudios de las interacciones proteína / membrana.

Un nuevo método para estudiar la bicapa lipídica es la microscopía de fuerza atómica (AFM). En lugar de utilizar un haz de luz o partículas, una punta muy afilada pequeña escanea la superficie por el contacto físico con la bicapa y moviéndose a través de ella, como una aguja de tocadiscos. AFM es una técnica prometedora, ya que tiene el potencial de imagen con resolución nanométrica a temperatura ambiente e incluso bajo el agua o tampón fisiológico, condiciones necesarias para el comportamiento bicapa natural. Utilizando esta capacidad, AFM se ha utilizado para examinar el comportamiento dinámico bicapa incluyendo la formación de poros transmembrana (agujeros) [34] y transiciones de fase en bicapas soportadas. [37] Otra ventaja es que AFM no requiere fluorescente o isotópica etiquetado de los lípidos , desde la punta de la sonda interactúa mecánicamente con la superficie de la bicapa. Debido a esto, el mismo análisis puede imagen tanto lípidos y proteínas asociadas, a veces incluso con una resolución de una sola molécula. [34] [38] AFM también puede indagar la naturaleza mecánica de las bicapas lipídicas. [39]

Bicapas lipídicas presentan altos niveles de birrefringencia donde el índice de refracción en el plano de la bicapa difiere de la perpendicular por tanto como 0,1 de índice de refracción unidades. Esto ha sido utilizado para caracterizar el grado de orden y la interrupción en bicapas utilizando interferometría de polarización dual a comprender los mecanismos de interacción de proteínas.

Bicapas lipídicas son complicados sistemas moleculares con muchos grados de libertad. Así simulación atomística de membrana y, en particular ab initio cálculos de sus propiedades es difícil y caro computacionalmente. Quantum cálculos químicos Recientemente se ha realizado con éxito para estimar dipolares y cuadripolares momentos de las membranas lipídicas. [40]

Bicapas hidratadas mostrar ricas dinámica vibracional y son un medio propicio para la transferencia eficiente de energía vibratoria. Propiedades vibracionales de monocapas y bicapas lipídicas ha sido investigado por técnicas espectroscópicas ultrarrápidas [41] y, recientemente desarrollado métodos computacionales. [42]

[ editar ] Transporte a través de la bicapa

[ editar ] La difusión pasiva

Más polares moléculas tienen baja solubilidad en el hidrocarburo núcleo de una bicapa lipídica y por consiguiente tienen un bajo coeficiente de permeabilidad a través de la bicapa. Este efecto es particularmente pronunciado para especies cargadas, que tienen aún más bajos coeficientes de permeabilidad que neutral moléculas polares. [43] Los aniones tienen típicamente una mayor tasa de difusión a través de las bicapas de cationes . [44] [45] En comparación con los iones, moléculas de agua tienen realmente una permeabilidad relativamente grande a través de la bicapa, como se evidencia por la hinchazón osmótica . Cuando una célula o la vesícula con una alta concentración de sal interior se coloca en una solución con una baja concentración de sal se hincha y se echó eventualmente. Tal resultado no se observó menos que el agua fue capaz de pasar a través de la bicapa con relativa facilidad. La permeabilidad anormalmente grande de agua a través de las bicapas todavía no se entiende completamente y sigue siendo objeto de debate activo. [46] Pequeñas moléculas apolares sin carga difundirse a través de las bicapas lipídicas en muchos órdenes de magnitud más rápido que los iones o agua. Esto se aplica tanto a las grasas y disolventes orgánicos como cloroformo y éter . Independientemente de su carácter polar grandes moléculas se difunden más lentamente a través de las bicapas lipídicas que las moléculas pequeñas. [47]

Estructura de un canal iónico de potasio. Las hélices alfa penetrar la bicapa (límites indicados por líneas rojas y azules), abriendo un agujero a través del cual los iones de potasio puede fluir

[ edit ] Ion bombas y canales

Dos clases especiales de acuerdo proteína con los gradientes iónicos se encuentran a través de las membranas celulares y subcelulares en la naturaleza, los canales iónicos y bombas iónicas . Ambas bombas y canales son proteínas integrales de membrana que pasan a través de la bicapa, pero sus funciones son muy diferentes. Bombas de iones son las proteínas que construyen y mantienen los gradientes químicos mediante la utilización de una fuente de energía externa para mover iones contra el gradiente de concentración a un área de mayor potencial químico . La fuente de energía puede ser ATP , como es el caso de la Na +-K + ATPasa . Como alternativa, la fuente de energía puede ser otro gradiente químico ya existentes, como en el Ca 2 + / Na + antiporter . Es a través de la acción de las bombas iónicas que las células son capaces de regular el pH a través del bombeo de protones .

En contraste con las bombas de iones, los canales iónicos no construyen gradientes químicos sino más bien disipar el fin de realizar un trabajo o enviar una señal. Probablemente el ejemplo más familiar y mejor estudiado es el voltaje-gated canal de Na + , que permite la conducción de un potencial de acción a lo largo de las neuronas . Todas las bombas de iones de tener algún tipo de mecanismo de disparo o "gating". En el ejemplo anterior era polarización eléctrica, pero otros canales pueden ser activados por la unión de un agonista o molecular a través de un cambio conformacional en otra proteína cercano. [48]

Ilustración esquemática de la pinocitosis, un tipo de endocitosis

[ editar ] La endocitosis y exocitosis

Algunas moléculas o partículas son demasiado grandes o demasiado hidrófilo para pasar eficazmente a través de una bicapa lipídica. Otras moléculas pueden pasar a través de la bicapa, sino que debe ser transportado rápidamente en tan gran número que tipo de canal de transporte es poco práctico. En ambos casos estos tipos de carga pueden moverse a través de la membrana celular a través de fusión o gemación de vesículas . Cuando una vesícula que se produce dentro de la célula y se fusiona con la membrana plasmática para liberar su contenido en el espacio extracelular se conoce este proceso como la exocitosis. En el proceso inverso de una región de la membrana celular se hoyuelo hacia el interior y, eventualmente, pellizcar, encierra una porción del fluido extracelular para su transporte en la célula. La endocitosis y exocitosis confiar en la maquinaria molecular muy diferente a funcionar, pero los dos procesos están íntimamente ligadas y no podía trabajar el uno sin el otro. El principal mecanismo de esta interdependencia es la gran cantidad de material lipídico en cuestión. [49] En una célula normal, un área equivalente bicapa de la membrana plasmática total viajarán a través del ciclo de endocitosis / exocitosis en una media hora. [50] Si estos dos procesos no se equilibrar entre sí de la célula o bien se inflen hacia afuera a un tamaño inmanejable o completamente agotar su membrana plasmática en cuestión de minutos.

[ editar ] La electroporación

La electroporación es el rápido aumento de la permeabilidad de la bicapa inducida por la aplicación de un gran campo eléctrico artificial través de la membrana. Experimentalmente, la electroporación se utiliza para introducir moléculas hidrófilas en las células. Es una técnica particularmente útil para grandes moléculas altamente cargadas, tales como ADN que nunca pasivamente difusa a través del núcleo bicapa hidrofóbica. [51] Debido a esto, la electroporación es uno de los principales métodos de transfección , así como bacteriana transformación . Incluso se ha propuesto que la electroporación como resultado de un rayo huelgas podría ser un mecanismo de recursos naturales transferencia horizontal de genes . [52]

Este aumento de la permeabilidad afecta principalmente el transporte de iones y otras especies hidratadas, lo que indica que el mecanismo es la creación de rellenos de agua de escala nm-agujeros en la membrana. Aunque la electroporación y la ruptura dieléctrica tanto el resultado de la aplicación de un campo eléctrico, los mecanismos implicados son fundamentalmente diferentes. En la ruptura dieléctrica del material de barrera es ionizado, creando un camino conductor. La alteración material es por lo tanto de naturaleza química. En contraste, durante la electroporación las moléculas de lípidos no están modificados químicamente, sino simplemente cambiar de posición, la apertura de un poro que actúa como el trayecto conductor a través de la bicapa, ya que está lleno de agua.

[ editar ] Mecánica

Esquema que muestra dos conformaciones posibles de los lípidos en el borde de un poro. En la imagen de la parte superior de los lípidos no se han reordenado, por lo que la pared de los poros es hidrófobo. En la imagen inferior algunas de las cabezas de lípidos han doblado, por lo que la pared de los poros es hidrófilo.

Bicapas lipídicas son grandes estructuras suficientes como para tener algunas de las propiedades mecánicas de líquidos o sólidos. El área de módulo de compresión K a, módulo de flexión K b, y la energía borde \ Lambda , Se puede utilizar para describirlos. Bicapas lipídicas sólidas también tienen un módulo de cizallamiento , pero como cualquier otro líquido, el módulo de corte es cero para bicapas fluidas. Estas propiedades mecánicas afecta al funcionamiento de la membrana. K a y b K afectar a la capacidad de las proteínas y moléculas pequeñas para insertar en la bicapa, [53] [54] y bicapa propiedades mecánicas se han demostrado alterar la función de los canales iónicos activados mecánicamente. [55] propiedades mecánicas bicapa también gobiernan qué tipos de estrés que una célula puede soportar sin romperse. Aunque bicapas lipídicas puede doblar fácilmente, la mayoría no puede estirarse más que un pequeño tanto por ciento antes de romperse. [56]

Como se discutió en la sección Estructura y organización, la atracción hidrófoba de colas de lípidos en agua es la fuerza primaria que contiene bicapas lipídicas juntos. Por lo tanto, el módulo elástico de la bicapa está determinada principalmente por la cantidad de área adicional se expone al agua cuando las moléculas lipídicas se estiran y se separan. [57] No es sorprendente, dado este entendimiento de las fuerzas implicadas que los estudios han demostrado que un K varía fuertemente con la presión osmótica [58] , pero sólo débilmente con longitud de la cola y la insaturación. [8] Debido a las fuerzas implicadas son tan pequeñas, es difícil de determinar experimentalmente K a. La mayoría de las técnicas de microscopía requieren sofisticados y equipos de medición muy sensibles. [39] [59]

En contraste con una K, que es una medida de la cantidad de energía que se necesita para estirar la bicapa, K b es una medida de la cantidad de energía que se necesita para doblar o flexionar la bicapa. Formalmente, módulo de flexión se define como la energía necesaria para deformar una membrana a partir de su curvatura intrínseca en cierta curvatura otro. Curvatura intrínseca se define por la relación del diámetro del grupo de cabeza a la del grupo de cola. Para los lípidos de PC de dos colas, esta relación es casi uno por lo que la curvatura intrínseca es casi cero. Si un lípido particular tiene demasiado grande una desviación de la curvatura intrínseca cero que no forman una bicapa y en su lugar se forman otras fases tales como micelas o micelas invertidas. Típicamente, K b no se mide experimentalmente, sino más bien se calcula a partir de mediciones de espesor K y una bicapa, ya que los tres parámetros están relacionados.

\ Lambda es una medida de la cantidad de energía que se necesita para exponer un borde bicapa al agua por desgarro de la bicapa o la creación de un agujero en él. El origen de esta energía es el hecho de que la creación de una interfaz expone algunas de las colas de lípidos al agua, pero la orientación exacta de estos lípidos frontera es desconocida. Hay algunas pruebas de que tanto hidrófoba (colas recto) e hidrófilos (cabezas curvadas alrededor de) los poros pueden coexistir. [60]

[ editar ] Fusión

Ilustración de vesículas de lípidos fusión que muestra dos resultados posibles: hemifusion y fusión completa. En hemifusion sólo los folletos de dos capas exteriores mezclar. En la fusión completa ambas valvas, así como los contenidos internos mezclar.

Fusion es el proceso por el que dos bicapas lipídicas se fusionan, dando como resultado una estructura conectada. Si esta fusión procede completamente a través de ambas valvas de ambas bicapas, un puente lleno de agua se forma y las soluciones contenidas en las bicapas pueden mezclar. Alternativamente, si sólo un prospecto de cada bicapa está involucrado en el proceso de fusión, las bicapas se dice que están hemifused. Fusion está implicado en muchos procesos celulares, particularmente en eucariotas ya que la célula eucariota es ampliamente sub-dividida por membranas bicapa de lípidos. exocitosis , fertilización de un óvulo por el esperma y el transporte de los productos de desecho a la lysozome son algunos de los procesos que muchos eucariotas basan en alguna forma de fusión. Incluso la entrada de patógenos puede ser gobernado por fusión, como muchos bicapa recubiertos virus han dedicado proteínas de fusión para ganar la entrada en la célula huésped.

Hay cuatro pasos fundamentales en el proceso de fusión. [22] En primer lugar, las membranas implicadas deben agregar, acercándose entre sí para dentro de varios nanómetros. En segundo lugar, las dos bicapas debe entrar en contacto muy cercano (dentro de unos pocos angstroms). Para lograr este contacto, las dos superficies tienen que ser por lo menos parcialmente deshidratados, como el agua de la superficie envolvente bicapas causas normalmente presentes para repeler fuertemente. La presencia de iones, en particular los cationes divalentes como el magnesio y el calcio, afecta fuertemente a este paso. [61] [62] Una de las funciones críticas de calcio en el cuerpo se regulan la fusión de membranas. En tercer lugar, una desestabilización debe formar en un punto entre las dos bicapas, localmente distorsionan sus estructuras. La naturaleza exacta de esta distorsión no se conoce. Una teoría es que una muy curvada "tallo" debe formar entre las dos bicapas. [63] Los proponentes f esta teoría creen que explica por qué la fosfatidiletanolamina, un lípido muy curvada, promueve la fusión. [64] Finalmente, en la última etapa de fusión , este defecto punto crece y los componentes de la mezcla de dos bicapas y difundir lejos del sitio de contacto.

Ilustración esquemática del proceso de fusión a través de la formación de tallo.
Diagrama de la acción de las proteínas SNARE de atraque una vesícula para la exocitosis. Versiones complementarias de la proteína de la vesícula y el enlace membrana objetivo y envolver alrededor de la otra, aprovechando las dos bicapas muy juntos en el proceso. [65]

La situación se complica aún más cuando se considera de fusión in vivo puesto que la fusión biológica es casi siempre regulado por la acción de las proteínas asociadas a la membrana . La primera de estas proteínas para ser estudiadas fueron las proteínas de fusión viral, que permiten una envuelta del virus para insertar su material genético en la célula huésped (virus envueltos son aquellos rodeada por una bicapa lipídica, y algunos otros tienen sólo una capa de proteína). eucariotas células También utilizamos proteínas de fusión, el mejor estudiado de los cuales son las trampas . Proteínas SNARE se utilizan para dirigir todo vesicular tráfico intracelular. A pesar de años de estudio, queda mucho por descubrir acerca de la función de esta clase de proteínas. De hecho, todavía hay un debate activo sobre si SNAREs están vinculados a acoplamiento temprano o más tarde participar en el proceso de fusión, facilitando hemifusion. [66]

En los estudios de biología molecular y celular a menudo es deseable para inducir artificialmente la fusión. La adición de polietilenglicol (PEG) provoca la fusión sin agregación significativa o alteración bioquímica. Este procedimiento se utiliza ampliamente, por ejemplo por fusión de células B con melanoma células. [67] El resultado de " hibridoma "de esta combinación deseada expresa un anticuerpo según lo determinado por la B-célula implicada, pero se inmortaliza debido al componente de melanoma . La fusión también puede ser inducido artificialmente por medio de electroporación en un proceso conocido como electrofusión. Se cree que este fenómeno resulta de los bordes activos energéticamente formado durante la electroporación, que puede actuar como el punto de defecto local de crecimiento nucleada tallo entre dos bicapas. [68]

[ editar ] Modelo sistemas

Bicapas lipídicas pueden ser creados artificialmente en el laboratorio para permitir a los investigadores realizar experimentos que no se pueden hacer con bicapas naturales. Estos sistemas sintéticos son llamados bicapas lipídicas modelo. Hay muchos tipos diferentes de bicapas modelo, cada uno tiene ventajas y desventajas experimentales. Se pueden hacer ya sea con lípidos sintéticos o naturales. Entre los sistemas modelo más comunes son:

[ editar ] Las aplicaciones comerciales

Hasta la fecha, la aplicación comercial más exitoso de bicapas de lípidos ha sido el uso de liposomas para la administración de fármacos, especialmente para el tratamiento del cáncer. (Nota: el término "liposoma" es esencialmente sinónimo de " vesícula ", excepto que la vesícula es un término general para la estructura del liposoma mientras que sólo se refiere a no artificial, vesículas naturales) La idea básica de suministro de fármaco liposómico es que el fármaco está encapsulado en solución dentro del liposoma después se inyecta en el paciente. Estos liposomas cargados con el fármaco viajar a través del sistema hasta que se unen en el sitio diana y la rotura, liberando el fármaco. En teoría, los liposomas deben hacer un sistema de administración de fármaco ideales ya que se pueden aislar casi cualquier fármaco hidrófilo, se pueden injertar con moléculas específicas a los tejidos diana y puede ser relativamente no tóxico desde el cuerpo posee rutas bioquímicas para la degradación de los lípidos. [69]

La primera generación de liposomas de suministro de fármacos tienen una composición lipídica simple y sufrido de varias limitaciones. La circulación en el torrente sanguíneo era muy limitada debido tanto renal compensación y fagocitosis . Refinamiento de la composición de los lípidos para sintonizar la fluidez, la densidad de carga superficial y la hidratación superficial resultó en vesículas que las proteínas se adsorben menos de suero y por lo tanto son menos fácilmente reconocida por el sistema inmune . [70] El avance más significativo en esta área era el injerto de polietileno glicol (PEG) en la superficie de los liposomas para producir "ocultos" vesículas que circulan a través de largos tiempos sin compensación inmune o renal. [71]

Los liposomas furtivos primero fueron blanco pasivamente en tumorales tejidos. Debido a que los tumores inducen una rápida e incontrolada angiogénesis son especialmente "fugas" y permitir que los liposomas para salir del torrente sanguíneo a un ritmo mucho más alto que el tejido normal haría. [72] Más recientemente [ ¿cuándo? ] se ha trabajado para injertar anticuerpos u otros marcadores moleculares sobre la superficie del liposoma con la esperanza de activamente unirse a una célula específica o tipo de tejido. [73] Algunos ejemplos de este enfoque ya están en ensayos clínicos. [74]

Otra aplicación potencial de las bicapas de lípidos es el campo de los biosensores . Dado que la bicapa lipídica es la barrera entre el interior y el exterior de la célula que es también el sitio de la transducción de señales extensa. Los investigadores en los últimos años han tratado de aprovechar este potencial para desarrollar un dispositivo bicapa basado en el diagnóstico clínico o la detección de bioterrorismo. El progreso ha sido lento en esta zona y, aunque algunas empresas han desarrollado automatizados basados ​​en lípidos, los sistemas de detección, todavía están dirigidos a la comunidad investigadora. Estos incluyen Biacore Ciencias de la Vida, que ofrece un chip desechable para la utilización de bicapas de lípidos en los estudios de cinética de unión [75] y Nanion Inc, que ha desarrollado un parche automatizado de sujeción del sistema. [76] Otras aplicaciones, más exóticos también están llevando a cabo, como la el uso de los poros de lípidos de membrana bicapa para la secuenciación de ADN por Oxford Nanolabs. Hasta la fecha, esta tecnología no ha demostrado ser comercialmente viable.

Una bicapa de lípido del apoyo (SLB) como se ha descrito anteriormente ha logrado un éxito comercial como una técnica de cribado para medir la permeabilidad de los fármacos. Esta arallel p a embrane rtificial ermeability m p a ssay PAMPA técnica mide la permeabilidad a través de cóctel lípidos específicamente formulado (s) encontrado para ser altamente correlacionado con células Caco-2 culturas, [77] [78] el tracto gastrointestinal , [79] la sangre barrera hematoencefálica [80] y la piel. [81]

[ editar ] Historia

Para los científicos del siglo XX había llegado a creer que las células están rodeadas por una fina de aceite como barrera, [82] pero el carácter estructural de esta membrana no se conocía. Dos experimentos en 1925 sentó las bases para llenar este vacío. Mediante la medición de la capacitancia de eritrocitos soluciones, Hugo Fricke determinado que la membrana de la célula fue de 3,3 nm de espesor. [83]

Aunque los resultados de este experimento fueron precisos, Fricke omiso de los datos en el sentido de que la membrana celular es una capa molecular individual. Prof. Dr. Evert Gorter [84] (1881-1954) y F. Grendel de la Universidad de Leiden abordó el problema desde una perspectiva diferente, la difusión de los lípidos como una monocapa de eritrocitos en una artesa de Langmuir-Blodgett . Cuando se comparó el área de la monocapa a la superficie de las células, se encontró una proporción de dos a uno. [85] En análisis posteriores mostraron varios errores y suposiciones incorrectas con este experimento pero, por casualidad, estos errores cancela y de esta defectuoso Gorter y Grendel datos señaló a la conclusión correcta-que la membrana celular es una bicapa lipídica. [22]

Esta teoría fue confirmada mediante el uso de microscopía electrónica a finales de 1950. Aunque no publicó el estudio de microscopía electrónica de primer bicapas de lípidos [86] J. David Robertson fue el primero en afirmar que los dos electrones de alta densidad oscuras bandas eran los grupos de cabeza y proteínas asociadas de dos monocapas lipídicas apposed. [87] [88] En este conjunto de trabajos, Robertson propuso el concepto de la unidad de membrana ". "Esta fue la primera vez que la estructura bicapa universalmente asignados a todas las membranas celulares, así como orgánulos membranas.

Aproximadamente al mismo tiempo el desarrollo de membranas modelo confirmó que la bicapa lipídica es una estructura estable que puede existir independientemente de las proteínas. Por "pintar" una solución de lípido en un disolvente orgánico a través de una abertura, Mueller y Rudin fueron capaces de crear una bicapa artificial y determinar que esta expuesto fluidez lateral, alta resistencia eléctrica y auto-curación en respuesta a la punción, [89] todos que son propiedad de una membrana celular natural. Algunos años más tarde, Alec Bangham mostró que las bicapas, en forma de vesículas lipídicas, también podría estar formado simplemente mediante la exposición de una muestra seca de lípido a agua. [90] Este fue un avance importante ya que demostró que las bicapas lipídicas se forman espontáneamente a través de auto montaje y no requieren una estructura de soporte con patrón.

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

  1. ^ Mashaghi et al. La hidratación afecta fuertemente a la estructura molecular y electrónica de los fosfolípidos de la membrana. 136, 114709 (2012) [1]
  2. ^ un b Lewis BA, Engelman DM (mayo de 1983). "Espesor de la bicapa lipídica varía linealmente con la longitud de la cadena de acilo en vesículas de fosfatidilcolina de fluidos". J. Mol. Biol. 166 (2):.. 211-7 doi : 10.1016/S0022-2836 (83) 80007-2 . PMID 6854644 .
  3. ^ Zaccai G, Blasie JK, Schoenborn BP (enero de 1975). "Los estudios de difracción de neutrones sobre la ubicación del agua en las membranas bicapa Lecitina Modelo" . Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU. 72 (1): 376-380. BIBCODE 1975PNAS ... 72 .. 376Z . doi : 10.1073/pnas.72.1.376 . PMC 432308 . PMID 16592215 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC432308/.
  4. ^ Nagle JF, Tristram Nagle-S (noviembre de 2000). "Estructura de bicapas lipídicas" . Biochim. Biophys. Acta 1469 (3):
  5. ^ un b Parker J, MT Madigan, Brock TD, Martinko JM (2003). Brock biología de los microorganismos (10 ª ed.). Englewood Cliffs, NJ:. Prentice Hall ISBN 0-13-049147-0 .
  6. ^ D Marsh (julio de 2001). "Polaridad y los perfiles de permeabilidad en las membranas lipídicas" . Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU. 98 (14): 7777-82. BIBCODE 2001PNAS ... 98.7777M . doi : 10.1073/pnas.131023798 . PMC 35418 . PMID 11438731 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC35418/.
  7. ^ D Marsh (diciembre de 2002). "Membrana de penetración de agua de los perfiles de marcadores de espín". EUR. Biophys. J. 31 (7):. 559-62 doi : 10.1007/s00249-002-0245-z . PMID 12602343 .
  8. ^ un b c d Rawicz W, Olbrich KC, McIntosh T, Needham D, E Evans (julio de 2000). "Efecto de la longitud de la cadena y la instauración de la elasticidad de bicapas lipídicas" . Biophys. J. 79 (1):. 328-39 BIBCODE 2000BpJ .... 79 .. 328R . doi : 10.1016/S0006-3495 (00) 76.295-3 . PMC 1300937 . PMID 10866959 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1300937/.
  9. ^ Trauble H, Haynes DH (1971). "El cambio de volumen en láminas bicapa lipídica en la transición de fase cristalina líquida-cristalina". Chem. Phys. Lípidos 7 (4): 324-35.. doi : 10.1016/0009-3084 (71) 90010-7 .
  10. ^ Bretscher MS, (marzo de 1972). "Asimétrica estructura bicapa lipídica de las membranas biológicas" Nature 236 (61):. 11-12. BIBCODE 1972Natur.236 ... 11O . doi : 10.1038/236011a0 . PMID 4502419 .
  11. ^ Verkleij AJ, Zwaal RF, Roelofsen B, Comfurius P, Kastelijn D, Van Deenen LL (octubre de 1973). "La distribución asimétrica de los fosfolípidos en la membrana de glóbulos rojos humanos. Un estudio combinado fosfolipasas y microscopía electrónica de congelación-etch" . Biochim. Biophys. Acta 323 (2):
  12. ^ Bell, RM, Ballas LM, RA Coleman (1 marzo 1981). "topogénesis lípidos" . J. Lipid Res., 22 (3):. 391-403. PMID 7017050 . http://www.jlr.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=7017050 .
  13. ^ Bretscher MS (agosto de 1973). "La estructura de membrana: algunos principios generales" Ciencia 181 (4100): 622-629.. BIBCODE 1973Sci ... 181 .. 622b . doi : 10.1126/science.181.4100.622 . PMID 4724478 .
  14. ^ Rothman JE, Kennedy EP (mayo de 1977). "movimiento transmembrana rápida de los fosfolípidos recién sintetizadas durante el ensamblaje membrana" . Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU. 74 (5): 1821-5. BIBCODE 1977PNAS ... 74.1821R . doi : 10.1073/pnas.74.5.1821 . PMC 431015 . PMID 405668 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC431015/.
  15. ^ Kornberg RD, McConnell HM (marzo de 1971). "Dentro-fuera de las transiciones de los fosfolípidos de las membranas de la vesícula" Biochemistry 10 (7): 1111-1120.. doi : 10.1021/bi00783a003 . PMID 4324203 .
  16. ^ Litman BJ (julio de 1974). "Determinación de la asimetría molecular en la distribución de la superficie fosfatidiletanolamina en vesículas de fosfolípidos mixtas" Biochemistry 13 (14):.. 2844-8 doi : 10.1021/bi00711a010 . PMID 4407872 .
  17. ^ Crane JM, Kiessling V, LK Tamm (febrero de 2005). "Medición de lípidos asimetría en bicapas planas apoyada por la microscopía de fluorescencia de contraste de interferencia" Langmuir 21 (4):.. 1377-88 doi : 10.1021/la047654w . PMID 15697284 .
  18. ^ Kalb E, S Frey, LK Tamm (enero de 1992). "La formación de bicapas planas apoyadas por fusión de vesículas a las monocapas de fosfolípidos soportadas" . Biochim. Biophys. Acta 1103 (2):
  19. ^ . Lin WC, Blanchette CD, TV Ratto, Longo ML (enero de 2006) "asimetría de lípidos en bicapa lipídica DLPC / DSPC apoyado: una combinación de AFM y el estudio de microscopía de fluorescencia" Biophys.. J. 90 (1):. 228-37 BIBCODE 2006BpJ .... 90 .. 228L . doi : 10.1529/biophysj.105.067066 . PMC 1367021 . PMID 16214871 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1367021/.
  20. ^ Berg, Howard C. (1993). paseos aleatorios en biología (Extended Paperback ed.). Princeton, NJ:. Princeton University Press ISBN 0-691-00064-6 .
  21. ^ Dietrich C, Volovyk ZN, Levi M, Thompson NL, Jacobson K (septiembre de 2001). "Particionamiento de Thy-1, GM1, y reticulados análogos de fosfolípidos en las balsas lipídicas reconstituidas apoyados en monocapas modelo de membrana" . Proc. Natl. Acad. Sci. EE.UU. 98 (19): 10642-7. BIBCODE 2001PNAS ... 9810642D . doi : 10.1073/pnas.191168698 . PMC 58519 . PMID 11535814 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC58519/.
  22. ^ un b c Yeagle, Philip (1993). Las membranas de las células (2 ª ed.). Boston: Academic Press. ISBN 0-12-769041-7 .
  23. ^ Fadok VA, Bratton DL, SC Frasch, Warner ML, Henson PM (julio de 1998). "El papel de la fosfatidilserina en el reconocimiento de las células apoptóticas por los fagocitos" Cell Death Differ 5 (7):.. 551-62. doi : 10.1038/sj.cdd.4400404 . PMID 10200509 .
  24. ^ Anderson HC, Garimella R, Tague SE (enero de 2005). "El papel de las vesículas de matriz en el desarrollo de la placa de crecimiento y biomineralización" . Front. Biosci 10 (1-3):.. 822-37 doi : 10.2741/1576 . PMID 15569622 . http://www.bioscience.org/2005/v10/af/1576/fulltext.htm .
  25. ^ Eanes ED, Hailer AW (enero de 1987). "Precipitación con fosfato cálcico en suspensiones acuosas de liposomas que contienen fosfatidilserina aniónicos". Calcif. Tissue Int. 40 (1):. 43-8. doi : 10.1007/BF02555727 . PMID 3103899 .
  26. ^ Kim J, M Mosior, Chung LA, Wu H, S McLaughlin (julio de 1991). "La unión de péptidos con residuos básicos a las membranas que contienen fosfolípidos ácidos" . Biophys. J. 60 (1):. 135-48 BIBCODE 1991BpJ .... 60 .. 135K . doi : 10.1016/S0006-3495 (91) 82037-9 . PMC 1260045 . PMID 1883932 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1260045/.
  27. ^ Koch al (1984). "Células Primigenios: posibles mecanismos de generación de energía y la división celular" J.. Mol. . Evol 21 (3): 270-7. doi : 10.1007/BF02102359 . PMID 6242168 .
  28. ^ http://csls-text.cu-tokyo.ac.jp/active/05_01.html
  29. ^ un b Alberts, Bruce (2002). Biología molecular de la célula (4 ª ed.). Nueva York:. Garland Science ISBN 0-8153-4072-9 .
  30. ^ Martelli PL, Fariselli P, Casadio R (2003). "Un enfoque ENSEMBLE máquina de aprendizaje para la predicción de todas las proteínas de la membrana-alfa" Bioinformática 19 (Suppl 1).:
  31. ^ D Filmore (2004). "Es un mundo GPCR" Drug Modern Descubrimiento 11:. 24-9.
  32. ^ Melikov KC, VA Frolov, Shcherbakov A, Samsonov AV, Chizmadzhev YA, Chernomordik LV (abril de 2001). "tensión inducida no conductores pre-poros y metaestables poros individuales en bicapa lipídica plana sin modificar" . Biophys. J. 80 (4): 1829-36. BIBCODE 2001BpJ .... 80.1829M . doi : 10.1016/S0006-3495 (01) 76153-X . PMC 1301372 . PMID 11259296 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1301372/.
  33. ^ Neher E, Sakmann B (abril de 1976). "Monocanal corrientes registradas de membrana de fibras denervados rana musculares" Nature 260 (5554): 799-802.. BIBCODE 1976Natur.260 .. 799N . doi : 10.1038/260799a0 . PMID 1083489 .
  34. ^ un b c Y. Roiter, M. Ornatska, Rammohan AR, Balakrishnan J. Heine DR, Minko y S., interacción de las nanopartículas con membrana lipídica , la revista Nano Letters, vol. 8, iss. 3, págs 941-944 (2008).
  35. ^ Heuser JE, Reese TS, MJ Dennis, Jan Y, Jan L, L Evans (mayo de 1979). "exocitosis de vesículas sinápticas capturado por congelación rápida y se correlacionó con la liberación del transmisor cuántica" . J. Cell Biol. 81 (2).:
  36. ^ Dubinnyi MA, Lesovoy DM, Dubovskii PV, Chupin VV, Arseniev AS (jun 2006). "Modelación de 31 P-RMN de liposomas de fosfolípidos orientadas magnéticamente: Una nueva solución analítica" .. Solid State Nucl Magn Reson 29 (4) :
  37. ^ Tokumasu F, Jin AJ, Dvorak JA (2002). "Membrana lipídica comportamiento de fase dilucidado en tiempo real por microscopía de fuerza atómica ambiente controlado". J. Electrón Micros 51 (1):.. 1-9 doi : 10.1093/jmicro/51.1.1 . PMID 12003236 .
  38. ^ Richter RP, Brisson A (2003). "Caracterización de bicapas de lípidos y conjuntos de proteínas soportados sobre superficies rugosas por microscopía de fuerza atómica" Langmuir 19 (5):. 1632-40. doi : 10.1021/la026427w .
  39. ^ un b Steltenkamp S, Müller MM, M Deserno, C Hennesthal, C Steinem, Janshoff A (julio de 2006). "Las propiedades mecánicas de los poros que atraviesan bicapas lipídicas investigado por microscopía de fuerza atómica" . Biophys. J. 91 (1):. 217-26 BIBCODE 2006BpJ .... 91 .. 217S . doi : 10.1529/biophysj.106.081398 . PMC 1479081 . PMID 16617084 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1479081/.
  40. ^ Alireza Mashaghi et al., hidratación afecta fuertemente a la estructura molecular y electrónica de los fosfolípidos de la membrana. J. Chem. Phys. 136, 114709 (2012) http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v136/i11/p114709_s1
  41. ^ M. Bonn et al., Falta de homogeneidad estructural de agua interfacial en monocapas de lípidos revelado por la superficie específica de vibración de la bomba-sonda espectroscopia, J. Am. Chem. Soc. 132, 14971-14978 (2010).
  42. ^ Mischa Bonn et al., Agua Interfacial Facilita la transferencia de energía por inducción de vibraciones adultos en los lípidos de membrana, J Phys. Chem., 2012 http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp302478a
  43. ^ Chakrabarti AC (1994). "Permeabilidad de las membranas a los aminoácidos y aminoácidos modificados: los mecanismos implicados en la translocación". Aminoácidos 6 (3):. 213-29 doi : 10.1007/BF00813743 . PMID 11543596 .
  44. ^ H Hauser, Phillips MC, M Stubbs (octubre de 1972). "Ion permeabilidad de bicapas de fosfolípidos" Nature 239 (5371):. 342-4. BIBCODE 1972Natur.239 .. 342H . doi : 10.1038/239342a0 . PMID 12635233 .
  45. ^ Papahadjopoulos D, JC Watkins (septiembre de 1967). "membranas de fosfolípidos modelo. II. propiedades de permeabilidad de cristales líquidos hidratados" . Biochim. Biophys. Acta 135 (4):
  46. ^ Paula S, Volkov AG, Van Hoek AN, TH Haines, DW Deamer (enero de 1996). "Permeación de protones, iones potasio, y pequeñas moléculas polares a través de bicapas de fosfolípidos como una función del espesor de la membrana" . Biophys. J. 70 (1):. 339-48 BIBCODE 1996BpJ .... 70 .. 339P . doi : 10.1016/S0006-3495 (96) 79575-9 . PMC 1224932 . PMID 8770210 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1224932/.
  47. ^ Xiang TX, Anderson BD (junio de 1994). "La relación entre el tamaño del permeante y la permeabilidad de las membranas bicapa de lípidos". J. Membr. . Biol. 140 (2): 111-22. PMID 7932645 .
  48. ^ Gouaux E, R Mackinnon (diciembre de 2005). "Principios de transporte selectivo de iones en los canales y bombas" Science 310 (5753):. 1461-5. BIBCODE 2005Sci ... 310.1461G . doi : 10.1126/science.1113666 . PMID 16322449 .
  49. ^ Gundelfinger ED, Kessels MM, Qualmann B (febrero de 2003). "La coordinación temporal y espacial de la exocitosis y la endocitosis". Nat.. Rev. Mol. Cell Biol. 4 (2):. 127-39. doi : 10.1038/nrm1016 . PMID 12563290 .
  50. ^ Steinman RM, Brodie SE, Cohn ZA (marzo de 1976). "flujo de la membrana durante la pinocitosis. Un análisis estereológicos" . J. Cell Biol. 68 (3).:
  51. ^ . Neumann E, Schaefer-Ridder M, Wang Y, Hofschneider PH (1982) "Transferencia génica en células de ratón lyoma por electroporación en campos eléctricos" EMBO J. 1 (7):.. 841-5 PMC 553119 . PMID 6329708 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC553119/.
  52. ^ Demanèche S, Bertolla F, bureta F, et al. (agosto de 2001). "pruebas a escala de laboratorio para la transferencia génica mediada por un rayo en el suelo" . Appl. Environ. . Microbiol 67 (8): 3440-4. doi : 10.1128/AEM.67.8.3440-3444.2001 . PMC 93040 . PMID 11472916 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC93040/.
  53. ^ ML García (julio de 2004). "Ion canales: las expectativas de la puerta" Nature 430 (6996):. 153-5. BIBCODE 2004Natur.430 .. 153G . doi : 10.1038/430153a . PMID 15241399 .
  54. ^ TJ McIntosh, Simon SA (2006). "Los papeles de Propiedades de los materiales bicapa en funcionamiento y distribución de las proteínas de membrana". Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct 35 (1):.. 177-98 doi : 10.1146/annurev.biophys.35.040405.102022 . PMID 16689633 .
  55. ^ Suchyna TM, cinta de SE, RE Koeppe, Andersen OS, Sachs F, Gottlieb PA (julio de 2004). "Bicapa dependiente de la inhibición de los canales mecanosensibles por neuroactivos enantiómeros de péptidos" Naturaleza 430 (6996):. 235-40. BIBCODE 2004Natur.430 .. 235 . doi : 10.1038/nature02743 . PMID 15241420 .
  56. ^ Hallett FR, Marsh J, níquel BG, Wood JM (febrero de 1993). "Las propiedades mecánicas de las vesículas. II. Un modelo para la hinchazón osmótica y la lisis" . Biophys. J. 64 (2):. 435-42 BIBCODE 1993BpJ .... 64 .. 435H . doi : 10.1016/S0006-3495 (93) 81.384-5 . PMC 1262346 . PMID 8457669 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1262346/.
  57. ^ Boal, David H. (2001). Mecánica de la célula. Cambridge, Reino Unido. Cambridge University Press ISBN 0-521-79681-4 .
  58. ^ Rutkowski CA, Williams LM, Haines TH, Cummins HZ (junio de 1991). "La elasticidad de vesículas de fosfolípido sintético obtenido mediante espectroscopia de correlación de fotones" Biochemistry 30 (23):.. 5688-96 doi : 10.1021/bi00237a008 . PMID 2043611 .
  59. ^ Evans E, Heinrich V, Luis F, W Rawicz (octubre de 2003). "espectroscopia de tensión dinámica y la fuerza de las biomembranas" . Biophys. J. 85 (4):. 2342-50 BIBCODE 2003BpJ .... 85.2342E . doi : 10.1016/S0006-3495 (03) 74658-X . PMC 1303459 . PMID 14507698 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1303459/.
  60. ^ Weaver JC, Chizmadzhev YA (1996). "Teoría de la electroporación: Una revisión". Bioquímica y Bioenergética 41 (2):. 135-60 doi : 10.1016/S0302-4598 (96) 05062-3 .
  61. ^ Papahadjopoulos D, Nir S, Düzgünes N (abril de 1990). "Mecanismos moleculares de la fusión de membranas inducida por calcio". J. Bioenerg. Biomembr 22 (2):. 157-79. doi : 10.1007/BF00762944 . PMID 2139437 .
  62. ^ Leventis R, Gagné J, N Fuller, Rand RP, Silvius JR (noviembre de 1986). "Catión divalente inducida por la fusión de lípidos y la segregación lateral en vesículas de fosfatidilcolina de ácido fosfatídico-" Biochemistry 25 (22):.. 6978-87 doi : 10.1021/bi00370a600 . PMID 3801406 .
  63. ^ Markin VS, Kozlov MM, Borovjagin VL (octubre de 1984). "Sobre la teoría de la fusión de membranas. El mecanismo tallo". Gen. Physiol. Biophys 3 (5): 361-77.. PMID 6510702 .
  64. ^ Chernomordik LV, Kozlov MM (2003). "La proteína-lípido interacción en la fusión y la fisión de membranas biológicas". Annu. Rev. Biochem 72 (1):.. 175-207 doi : 10.1146/annurev.biochem.72.121801.161504 . PMID 14527322 .
  65. ^ Georgiev, Danko D;. James F. Glazebrook (2007). "Subneuronal procesamiento de la información por ondas solitarias y procesos estocásticos" . En Lyshevski, Sergey Edward Nano. And Molecular Electronics Handbook. Nano y Series Microtécnica. CRC Press. 17-1-17-41 pp. ISBN 978-0-8493-8528-5 . http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/9781420008142.ch17 .
  66. ^ Chen YA, Scheller RH (febrero de 2001). "SNARE mediada por fusión de membranas". Nat.. Rev. Mol. Cell Biol. 2 (2):. 98-106. doi : 10.1038/35052017 . PMID 11252968 .
  67. ^ Köhler G, Milstein C (agosto de 1975). "Cultivos continuos de células secretoras de anticuerpo fusionado de especificidad predefinida" Nature 256 (5517): 495-7.. BIBCODE 1975Natur.256 .. 495K . doi : 10.1038/256495a0 . PMID 1172191 .
  68. ^ Jordan, Carol A.; Neumann, Eberhard; Sowershi albañil, Arthur E. (1989) La electroporación y electrofusión en biología celular.. Nueva York: Plenum Press. ISBN 0-306-43043-6 .
  69. ^ Immordino ML, Dosio F, Cattel L (2006). "liposomas Stealth: la revisión de la ciencia básica razón de ser, y aplicaciones clínicas actuales y potenciales" . Int J Nanomedicina 1 (3):. 297-315 doi : 10.2217 / 17435889.1.3.297 . PMC 2426795 . PMID 17717971 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2426795/.
  70. ^ Chonn A, Semple SC, PR Cullis (15 de septiembre de 1992). "Asociación de proteínas de la sangre con grandes liposomas unilamelares in vivo. Relación con la vida de circulación" . J. Biol.. Chem. 267 (26):. 18759-65. PMID 1527006 . http://www.jbc.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=1527006 .
  71. ^ Boris EH, M Winterhalter, Frederik PM, Vallner JJ, DD Lasic (1997). "Liposomas Stealth: de la teoría a producto" Advanced Drug Delivery Reviews 24 (2-3): 165-77.. doi : 10.1016/S0169-409X (96) 00456-5 .
  72. ^ . Maeda H, Sawa T, Konno T (julio de 2001) "Mecanismo de tumor-específica de entrega de fármacos macromoleculares, incluyendo el efecto EPR ​​en tumor sólido y visión clínica de los SMANCS fármaco prototipo poliméricos" J de control de lanzamiento 74 (1. - 3):
  73. ^ Lopes de Menezes, DE, Kirchmeier MJ, Gagne JF (1999). "El tráfico de citotoxicidad celular y de anticuerpos anti-CD19 orientada doxorrubicina liposomal en células de linfoma B" Revista de Investigación liposomas 9 (2):.. 199-228 doi : 10.3109/08982109909024786 .
  74. ^ Matsumura Y, Gotoh M, Muro K, et al. (marzo de 2004). "Fase I y estudio farmacocinético de MCC-465, una doxorrubicina (DXR) encapsulado en PEG inmunoliposoma, en pacientes con cáncer de estómago metastásico" . Ann. . Oncol 15 (3):
  75. ^ Biacore A100 Sistema de Información . Biacore Inc. Consultado el 12 de febrero 2009.
  76. ^ Tecnologías Nanion. Patch Clamp automatizado . Consultado el 28 de febrero 2010. (PDF)
  77. ^ Bermejo, M. et al. (2004). PAMPA - una absorción del fármaco en un modelo in vitro 7. Comparando rata in situ, Caco-2 , y la permeabilidad PAMPA de las fluoroquinolonas. Pharm. Sci., 21:. 429-441.
  78. ^ Avdeef, A. et al. (2005). Caco-2 la permeabilidad de los fármacos débilmente básicas predijo con el método de doble fregadero PAMPA pKaflux. Pharm. Sci., 24:. 333-349.
  79. ^ Avdeef, A. et al. (2004). PAMPA - una absorción del fármaco en un modelo in vitro 11. Adaptación de la in vivo sin agitar espesor capa de agua por persona pocillos agitación en placas de microtitulación. Pharm. Sci., 22:. 365-374.
  80. ^ Dagenais, C. et al. (2009). P-glicoproteína de ratón deficiente en la permeabilidad situ barrera sangre-cerebro y su predicción usando un modelo combinado PAMPA. Eur. J. Phar. Sci., 38 (2):. 121-137.
  81. ^ Sinko, B. et al. (2009). Un estudio de la Pampa de la permeabilidad-Mejora de los análogos de ceramida nuevos. Química y Biodiversidad, 6: 1867-1874.
  82. ^ J Loeb (diciembre de 1904). "El desarrollo reciente de la biología" Ciencia 20 (519):. 777-786. BIBCODE 1904Sci .... 20 .. 777L . doi : 10.1126/science.20.519.777 . PMID 17730464 .
  83. ^ H Fricke (1925). "La capacidad eléctrica de las suspensiones, con especial referencia a la sangre" Journal of General Physiology 9 (2):.. 137-52 doi : 10.1085/jgp.9.2.137 . PMC 2140799 . PMID 19872238 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2140799/.
  84. ^ Dooren LJ, Wiedemann LR (1986). "En capas bimoleculares de lípidos en la sangre chromocytes del" Journal of European Journal of Pediatría 145 (5):.. 329 doi : 10.1007/BF00439232 .
  85. ^ Gorter E, F Grendel (1925). "En capas bimoleculares de lípidos en la sangre chromocytes del" Journal of Experimental Medicine 41 (4):. 439-43. doi : 10.1084/jem.41.4.439 . PMC 2130960 . PMID 19868999 . / / Www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2130960/.
  86. ^ Sjöstrand FS, Andersson-Cedergren E, Dewey MM (abril de 1958). "La ultraestructura de los discos intercalares de rana, ratón y cobayo músculo cardíaco". J. Ultrastruct. Res. 1 (3): 271-87.. doi : 10.1016/S0022-5320 (58) 80008-8 . PMID 13550367 .
  87. ^ Robertson JD (1960). "La estructura molecular y las relaciones de contacto de las membranas celulares". Prog. Biophys. Mol. . Biol. 10: 343-418. PMID 13742209 .
  88. ^ Robertson JD (1959). "La ultraestructura de las membranas celulares y sus derivados". Biochem. Soc. Symp 16:. 3-43. PMID 13651159 .
  89. ^ P Mueller, Rudin DO, Tien HT, Wescott WC (junio de 1962). . "La reconstitución de la estructura de la membrana celular in vitro y su transformación en un sistema excitable" Nature 194 (4832): 979-80. BIBCODE 1962Natur.194 .. 979m . doi : 10.1038/194979a0 . PMID 14476933 .
  90. ^ Bangham, AD ; Horne, RW (1964). "La tinción negativa de fosfolípidos y su modificación estructural por agentes de superficie como se observa en el microscopio electrónico de" Journal of Molecular Biology 8:. 660-668. doi : 10.1016/S0022-2836 (64) 80.115-7 . PMID 14187392 . edición

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