A membránlipidek amfipatikusak, ami azt jelenti, hogy van egy poláros vagy hidrofil és egy nem poláros vagy hidrofób végük. Vizes közegben a membránlipidek spontán szerveződnek kettősrétegekké úgy, hogy a poláris végek az oldat felé, a nem poláris végek pedig az oldattól elfelé orientálódnak. A kettősréteg önmagába záródik, hogy elkerülje a szabad széleket a vízzel. A plazmamembránoknak ezek az alapvető szerkezeti tulajdonságai teszik lehetővé, hogy alapvető funkcióikat ellássák. Például a membránlipidek azon hajlama, hogy termodinamikailag stabil, zárt lipid kettősréteg-szerkezetet képezzenek, stabilitást kölcsönöz nekik, és elősegíti a zárt szubcelluláris kompartmentek kialakulását. Lehetővé teszi továbbá a membránban keletkező kisebb repedések spontán javítását, ami megakadályozza, hogy anyag szivárogjon ki a sejtből vagy az organellumokból. Továbbá a membránok hidrofób belseje gátként szolgál a vízben oldódó molekulák számára, de lehetővé teszi bizonyos lipidben oldódó molekulák passzív diffúzióját. A membránok tehát szelektíven permeábilis struktúrák; ez a tulajdonság segít megakadályozni a szivárgást, és megvédi a sejtet számos toxin passzív bejutásától.

A foszfoglicerideknek hidrofil poláros fejük és hidrofób zsírsavfarkuk van. A szénhidrogénfarok összetétele és hossza némileg változatos, és a jelentések szerint 14 szénatomtól 24 szénatomig terjed. Az inozitolgyűrű kémiai módosítása a foszfatidil-inozitol más foszfoinozitidokká történő átalakítása során történik.

A membránlipidek rendkívül változatosak, egy tipikus membrán több mint 100 lipidfajt tartalmaz. Ezek a lipidek szerkezetükben és a zsíracilláncok telítettségének mértékében különböznek.

A membránlipideknek három fő osztálya van: a foszfogliceridek, a szfingolipidek és a szterolok.

Mik a foszfolipidek?

A foszfogliceridek és a szfingolipidek egy osztályba, a foszfolipidek közé sorolhatók. Ezek a klasszikus membránlipidek, amelyek egy poláros fejcsoportból és két hidrofób zsírsavvégből állnak. A zsírsavvégek jellemzően 14-24 szénatomot tartalmaznak. A két farok közül az egyik telítetlen, ezért egy vagy több cisz-kettős kötést tartalmaz, ami egy kis csomót hoz létre a farokban. A másik farok telített, nincs cisz-kettős kötés, és egyenes marad. A zsírsavfarok hosszának és telítettségének eltérései befolyásolják, hogy a foszfolipidek mennyire szorosan tudnak egymáshoz illeszkedni, ami a membrán fluiditásának megváltozásához vezet. A poláris fejcsoportot és a zsírsavvéget egy glicerinből vagy szfingozinból álló gerinc köti össze. A különböző gerincmolekula különbözteti meg a foszfolipidek osztályait.

Hogyan különböznek a foszfogliceridek szerkezetileg és biokémiailag a szfingolipidektől?

A foszfoglicerideknek a három glicerin-hidroxilcsoport egyikéhez észterezett poláros fejcsoportja van, és két hidrofób zsírsavfarok a gliceringerinc fennmaradó két hidroxilcsoportjához észterezett. A poláris fejcsoport egy foszfátcsoportból áll, amely kolinhoz, etanolaminhoz, szerinhez vagy inozitolhoz kapcsolódik. Ezek alkotják a foszfatidil-kolin (PC), a foszfatidil-etanolamin (PE), a foszfatidil-szerin (PS) és a foszfatidil-inozitol (PI) gerincét.

A szfingolipidek gerincét viszont a szfingozin, egy hosszú szénhidrogénlánccal rendelkező aminoalkohol alkotja; a membránlipidek kevésbé gyakori osztálya. A ceramid egy egyszerű szfingolipid, amelynek hidrofób zsírsavfarka a szfingozin aminocsoportjához kapcsolódik. A szfingozin gerincének terminális hidroxilcsoportjához további csoportok észteresítésével más típusú szfingolipidek keletkeznek. A szfingomielin például poláris foszforil-kolin fejcsoporttal, a glikolipidek pedig szénhidrátcsoporttal rendelkeznek. A glikolipidek szénhidrátcsoportja lehet egyszerű cukor vagy oligoszacharid, amelyek cerebrozidokat, illetve gangliozidokat alkotnak.

A szterolok kisebbek, mint a foszfolipidek. Egyetlen poláros hidroxil fejcsoporttal rendelkeznek, amely egy merev szteroid gyűrűszerkezethez és egy rövid, nem poláros szénhidrogén farokhoz kapcsolódik. A koleszterin az állati sejtmembránok fő szterinkomponense. Más eukarióta sejtmembránokban különböző szterolok találhatók. Az élesztők és gombák ergoszterint, míg a növények szitoszterint és sztigmaszterint használnak. A prokarióta sejtmembránok azonban lényegében nem tartalmaznak szterolokat. A szterolok a foszfolipidek poláris csoportjaihoz igazodó hidroxil fejcsoportjaikkal illeszkednek a lipid kettősrétegébe. Ez a szterol merev gyűrűszerkezetét a foszfolipid szénhidrogén farkához igazítja, ami csökkenti a foszfolipidek mozgékonyságát. Ez a merevítő hatás csökkenti a kettősréteg vízben oldódó permeabilitását is, de nem befolyásolja a membrán fluiditását.