Modelo de mosaico fluido

Qué es el modelo de mosaico fluido

Singer y Nicolson publicaron su propuesta en la revista Science en 1972, tras varios años en los que la microscopía electrónica, el estudio de las interacciones hidrofóbicas y técnicas nuevas como la criofractura habían acumulado datos que los modelos anteriores no lograban explicar bien. El nombre resume la idea central: mosaico, porque las proteínas forman un patrón heterogéneo repartido sobre la superficie; fluido, porque ese patrón no es estático, sino que cambia continuamente a medida que sus componentes se mueven.

Para conocer con detalle la composición química de la bicapa y de las moléculas que la forman, este diccionario dedica entradas propias a la bicapa lipídica, al fosfolípido y a la membrana plasmática en su conjunto. Esta entrada se centra en el modelo como propuesta científica: de dónde viene, qué predice y cómo ha evolucionado.

Los modelos que lo precedieron

La historia del modelo de mosaico fluido no empieza en 1972. Ernest Overton ya había planteado en 1895 que las membranas debían estar formadas por lípidos, a partir de observar que las sustancias solubles en grasa atravesaban la célula con más facilidad que las solubles en agua. En 1925, Evert Gorter y François Grendel describieron que la membrana del eritrocito equivalía a una capa de lípidos de dos moléculas de grosor, sentando la base de la bicapa.

Hugh Davson y James Danielli propusieron en 1935 un modelo distinto: una bicapa lipídica recubierta a ambos lados por capas continuas de proteína, como un emparedado de tres pisos. Ese modelo trilaminar dominó la biología celular durante casi cuatro décadas, hasta que las nuevas técnicas de los años sesenta revelaron datos que no encajaban con una estructura tan rígida: las proteínas de membrana no formaban láminas continuas, sino que aparecían distribuidas de forma irregular y se comportaban de manera dinámica.

Estructura que describe el modelo

Según la propuesta de Singer y Nicolson, la bicapa lipídica constituye el armazón básico de la membrana, con las cabezas hidrofílicas de los fosfolípidos orientadas hacia el exterior y hacia el citoplasma, y las colas hidrofóbicas enfrentadas entre sí en el interior. Sobre y dentro de esa bicapa se distribuyen las proteínas, que el modelo clasifica en dos grandes grupos según su relación con la membrana.

Las proteínas integrales atraviesan total o parcialmente el grosor de la bicapa, ancladas mediante interacciones hidrofóbicas con las colas de los lípidos que las rodean. Las proteínas periféricas, en cambio, se asocian de forma más débil a una de las dos superficies, sin llegar a introducirse en el interior hidrofóbico. Unas y otras, junto con los propios fosfolípidos, tienen capacidad de difundir lateralmente por el plano de la membrana, lo que explica la fluidez que da nombre al modelo.

Vigencia y actualizaciones

Más de cinco décadas después de su formulación, el modelo de mosaico fluido sigue siendo el marco de referencia que se enseña para explicar la estructura básica de las membranas biológicas. Garth Nicolson revisó en 2013 su propia propuesta original a la luz de los hallazgos posteriores, e introdujo matices importantes: la membrana no es un mar homogéneo en el que todo difunde con la misma libertad, sino que existen microdominios (los llamados balsas lipídicas) donde ciertos lípidos y proteínas se concentran y se mueven de forma más restringida, además de interacciones con el citoesqueleto que limitan la movilidad de algunas proteínas.

Estas actualizaciones no sustituyen el modelo original. Lo matizan, algo habitual en la historia de cualquier modelo científico bien construido: conserva su valor explicativo para el armazón general de la estructura de membrana, mientras que la investigación añade capas de detalle sobre la organización interna de ese mosaico.

Preguntas frecuentes

¿Quiénes propusieron el modelo de mosaico fluido?

Jonathan Singer y Garth Nicolson, en un artículo publicado en la revista Science en 1972, con el título The Fluid Mosaic Model of the Structure of Cell Membranes.

¿Qué modelo existía antes de este?

El modelo trilaminar de Davson y Danielli, propuesto en 1935, que representaba la membrana como una bicapa de lípidos cubierta por capas continuas de proteína a ambos lados. Estuvo vigente casi cuarenta años antes de que las nuevas técnicas de microscopía lo dejaran obsoleto.

¿Se aplica el mismo modelo a todas las membranas celulares?

En líneas generales, sí. El principio de bicapa fluida con proteínas incrustadas es común a la membrana plasmática y a las membranas de los orgánulos internos, aunque la proporción de lípidos y proteínas, y el grado de fluidez, varían de un tipo de membrana a otro.

¿Sigue vigente hoy este modelo?

Sí, como marco general. Lo que ha cambiado desde 1972 es el nivel de detalle: se sabe hoy que la membrana está organizada en dominios especializados y que el citoesqueleto restringe el movimiento de muchas proteínas, matices que el modelo original no contemplaba.

Referencias

1. Wikipedia. Modelo de mosaico fluido
2. NCBI PMC. Update of the 1972 Singer-Nicolson Fluid-Mosaic Model of Membrane Structure
3. Revista Mètode. Redescubriendo la estructura de las membranas celulares
4. JoVE. Modelo de mosaico fluido