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La formación de micelas, bicapas y liposomas es un proceso espontáneo, es decir, que la formación de esas estructuras es una propiedad intrínseca...

...de los lípidos polares. ¿Por qué? ¿Cómo puede compararse esto con el plegamiento de las proteínas?

💡 1 Respuesta

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Estudiando Tudo

Pregunta muy interesante y que da para una respuesta de altos vuelos de alguien con más conocimientos que yo sobre cinética bioquímica y biología molecular. Espero que alguien se anime y te ayude con tu trabajo de clase y de paso me permita a mí aprender sobre el tema. Mientras tanto dejo aquí este esbozo supersimplificado de un fenómeno de gran complejidad:

Recordemos que bicapas, micelas y liposomas son conformaciones microscópicas que se observan en disoluciones acuosas de determinados lípidos. Aunque en su formación intervienen diferentes fenómenos, como fuerzas de Van der Baals, ionización de residuos polares, puentes de hidrógeno, etc, podemos considerar de forma resumida que aparecen por la tendencia de las moléculas de los lípidos anfipáticos a agruparse orientadas con los polos hidrófilos adyacentes al medio acuoso pero los segmentos hidrófobos alejados del mismo. Para cierto rango de temperaturas y pH las posibles disposiciones espaciales en las que se puedan agrupar las moléculas lipídicas quedan restringidas a determinadas conformaciones ordenadas.

que aparecen de forma espontánea o con sólo agitar ligeramente la mezcla. Podemos considerar por tanto que en su formación la energía libre de Gibbs será negativa: ΔH-TΔS=ΔG<0 No obstante aún cuando supongamos que este cambio acontece con mínimo intercambio energético con el médio (es decir con mínima entalpía) para que se cumpla esta expresión se requerirá en general que la entropía aumente ¿Cómo es que la formación de estructuras tan ordenadas y regulares supone un incremento de la entropía? Por una parte las moléculas lipídicas conservan gran movilidad (de hecho, están continuamente desplazandose y rotando dentro de la capa), por lo que su entropía no disminuye tanto como parece. Por otra parte, la agrupación de los segmentos hidrófobos incrementa mucho el número de posibles disposiciones de las moléculas de agua. En consecuencia, la entropía del sistema agua-lípidos se incrementa mucho más de lo que disminuye la de las moléculas de grasa.

¿Qué relación guarda esto con el plegamiento de las proteínas? Como sabrás para constituirse como proteínas con actividad biológica, bien enzimática, bien inmune, estructural, etc, los polipéptidos deben adquirir una conformación tridimensional concreta y muy precisa. El plegamiento del polipétido restringe las posibles disposiciones espaciales de los aminoácidos que lo constituyen por lo que se trata de un proceso que disminuye la entropía de la molécula. En su génesis intervienen fenómenos muy similaes a los que operaban en la formación de estructuras laminares a partir de lípidos en medio acuoso (además de otros específicos, como los puentes disulfuro).

Esto es especialmente cierto y de gran relevancia en la adquisición de estructura terciaria. En este plegamiento los residuos hidrófobos de algunos aminoácidos quedan agrupados lejos del medio acuoso, mientras que los residuos hidrófilos así como regiones polares diversas quedan en contacto con el agua dispuestos al rededor de los anteriores. También en este caso se observa el mismo fenómeno de reducción de la entropía a expensas de la agrupación hidrofoba pero que se ve ampliamente sobrecompensada por un incremento mucho mayor de la entropía de las moléculas del agua al rededor del "envoltorio" hidrofílico y por tanto del sistema proteína-agua.

Es interesante que aún existen personas con conocimientos de ciencias que siguen negando el proceso de evolución natural, y una de la razones que aducen es que la formación de estructuras tan complejas como las que conforman la vida iría en contra de los principios de la termodinámica, o al menos consistirían en un fenómeno de altísima improbabilidad. Para los negacionistas, equivocados, como queda dicho arriba, se trataría de una prueba de la existencia de una inteligencia diseñadora. Hasta las personas más inteligentes pueden llegar a conclusiones de lo más estúpidas cuando se acaban creyendo lo que se quieren creer.

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