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Los sucesivos modelos de organización de la membrana celular propuestos a lo largo de la historia han ido incorporando progresivamente a las proteínas como elementos indispensables para su estructura y función. El modelo sobre el que se trabaja actualmente es el de mosaico fluido de Singer y Nicolson. En este modelo las proteínas están dispersas en la membrana y tienen libertad de movimiento. Sin embargo, actualmente se tienen en cuenta las interacciones con otras moléculas, tanto externas como de la propia membrana, que parecen restringir enormemente el libre desplazamiento lateral de las proteínas en las membranas. Además, datos obtenidos con microscopios de fuerza atómica sugieren cambios en los esquemas de la organización de la membrana para reflejar la cantidad de proteínas y el espacio que ocupa
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Las proteínas son las responsables de muchas de las funciones celulares que tienen su base en las membranas. El contenido de proteínas de una membrana típica respecto a los lípidos es variable dependiendo del tipo de membrana, pero puede ser de cerca de 1:40 en número de moléculas (1 proteína por cada 40 lípidos) y alrededor de 40 % en peso de una membrana promedio se debe a las proteínas, lo que indicaría que las membranas contienen muchas proteínas. Incluso estos valores puede ser más altos en aquellas membranas con funciones netamente metabólicas como la membrana interna de las mitocondrias. Aproximadamente 1/3 de nuestros genes codifican para proteínas de membrana.
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