How big is Fosfolipídio?

Um fosfolipídio é o tipo de molécula semelhante a uma gordura da qual as membranas celulares são construídas principalmente. Ele tem uma cabeça atraída pela água e duas caudas que a evitam. Da borda externa da cabeça até a ponta das caudas, um fosfolipídio mede cerca de 2,5 nanômetros de comprimento, e um nanômetro é um bilionésimo de metro.

Tamanho

A cabeça de um fosfolipídio é um grupo que contém fosfato, ligado a uma pequena molécula chamada glicerol. As duas caudas são ácidos graxos, longas cadeias de átomos de carbono e hidrogênio, geralmente com 10 a 20 átomos de carbono. Cada carbono acrescenta cerca de 0,13 nanômetro ao comprimento da cauda.

O comprimento exato depende das caudas e de como elas se dispõem. Em uma membrana viva, as caudas são fluidas, dobrando-se e se movendo. Um livro de referência em biologia celular indica 2 nanômetros da cabeça à cauda para um fosfolipídio típico.

Medições revisadas em 2000 constataram que uma camada de fosfatidilcolina, um fosfolipídio comum, tem cerca de 2,2 a 2,3 nanômetros de espessura no estado fluido, e 2,6 nanômetros em uma forma mais fria e ordenada, com caudas mais retas. A camada tem a profundidade de uma única molécula, portanto é essa a distância que uma molécula percorre do meio de uma membrana até sua superfície. Cada molécula em uma camada fluida ocupa cerca de 0,6 a 0,7 nanômetro quadrado da superfície. As estimativas de comprimento variam, assim, de cerca de 2 a 2,6 nanômetros.

Comparações de tamanho

• Duas camadas de fosfolipídios, cauda com cauda, formam uma bicamada de fosfolipídios, a folha que está no centro de quase todas as membranas celulares.
• O comprimento de um fosfolipídio é cerca do dobro da largura de uma alfa-hélice. A alfa-hélice é uma parte comum das proteínas.
• Ele é aproximadamente tão comprido quanto a dupla hélice do DNA é larga, ou seja, 2 nanômetros.
• Entre cerca de 30.000 e 50.000 fosfolipídios, colocados ponta a ponta, cobririam a largura de um fio de cabelo humano, que tem de 80.000 a 100.000 nanômetros de largura.
• Uma única camada de fosfolipídios cobrindo um milímetro quadrado conteria cerca de 1,5 trilhão de moléculas.

Como os fosfolipídios formam as membranas

Como suas cabeças são atraídas pela água e suas caudas não, os fosfolipídios em água se organizam com as caudas voltadas umas para as outras e as cabeças voltadas para fora. Eles formam uma camada dupla que separa a água de um lado da água do outro lado. Aquecidos em água, os fosfolipídios costumam formar pequenas esferas espontaneamente, com as cabeças do lado de fora e as caudas do lado de dentro.

A forma das caudas ajuda a manter as membranas fluidas. Uma cauda com apenas ligações simples entre os átomos de carbono é bastante reta. Uma ligação dupla cria uma dobra de cerca de 30 graus na cauda, e essas dobras afastam as moléculas vizinhas entre si. Isso evita que a membrana endureça no frio.

Óleo em uma lagoa

Benjamin Franklin despejou não mais que uma colher de chá de óleo em uma lagoa perto de Londres e observou o óleo se espalhar por talvez meio acre. O óleo formou uma camada com a espessura de uma única molécula. Suas moléculas são semelhantes, em suas características, às que compõem cada camada de uma membrana celular.

Uma colher de chá contém cerca de 5 centímetros cúbicos, e meio acre equivale a cerca de 2.000 metros quadrados, portanto a camada tinha aproximadamente 2,5 nanômetros de espessura. Agnes Pockels inventou mais tarde uma forma de produzir essas camadas únicas em laboratório, o que permitiu aos cientistas determinar com precisão o tamanho das moléculas.

Fontes

• Components and Structure. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Lipids. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Structure of Lipid Bilayers. Nagle and Tristram-Nagle, Biochimica et Biophysica Acta, 2000.
• What Is the Thickness of the Cell Membrane?. In Cell Biology by the Numbers. Milo and Phillips, Garland Science, 2015.
• Predicting Helical Topologies in RNA Junctions as Tree Graphs. Laing et al., PLoS ONE, 2013.
• DNA Structure and Sequencing. In Biology 2e, 2nd edition. OpenStax, 2018.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.