Membraanlipiden zijn amfipathisch, dat wil zeggen dat ze een polair of hydrofiel uiteinde hebben en een apolair of hydrofoob uiteinde. In een waterig medium vormen membraanlipiden spontaan een bilaag met de polaire uiteinden naar de oplossing toe gericht, en de apolaire uiteinden ervan weg. De bilaag sluit zich in zichzelf om vrije randen met water te vermijden. Deze fundamentele structurele eigenschappen van plasmamembranen stellen hen in staat hun fundamentele functies uit te voeren. De neiging van membraanlipiden om een thermodynamisch stabiele, gesloten lipide-bilaagstructuur te vormen, maakt ze bijvoorbeeld stabiel en bevordert de vorming van gesloten subcellulaire compartimenten. Het maakt ook spontaan herstel van kleine scheurtjes in het membraan mogelijk, waardoor wordt voorkomen dat materiaal uit de cel of organellen lekt. Voorts dient de hydrofobe binnenkant van membranen als barrière voor in water oplosbare moleculen, maar laat bepaalde in lipiden oplosbare moleculen toe om passief te diffunderen. Membranen zijn derhalve selectief doorlaatbare structuren; een eigenschap die helpt lekkage te voorkomen en de cel te beschermen tegen het passief binnendringen van vele toxines.

Phosphoglyceriden hebben een hydrofiele polaire kop en een hydrofobe vetzuurstaart. De samenstelling en lengte van de koolwaterstofstaart is enigszins gevarieerd en varieert naar verluidt van 14 tot 24 koolwaterstoffen. Chemische modificatie aan de inositolring komt voor bij de omzetting van fosfatidylinositol in andere fosfoinositiden.

Membraanlipiden zijn zeer divers, met een typisch membraan dat meer dan 100 soorten lipiden bevat. Deze lipiden variëren in hun structuur en mate van verzadiging van de vet-cyl-ketens.

Er zijn drie grote klassen van membraanlipiden – de fosfoglyceriden, sfingolipiden en sterolen.

Wat zijn fosfolipiden?

De fosfoglyceriden en sfingolipiden kunnen worden samengevoegd tot één klasse, de fosfolipiden. Dit zijn de klassieke membraanlipiden, bestaande uit een polaire kopgroep en twee hydrofobe vetzuurstaarten. De vetzuurstaarten bevatten gewoonlijk tussen 14-24 koolstofatomen. Eén van de twee staarten is onverzadigd en bevat daarom één of meer cis-dubbele bindingen, waardoor een kleine knik in de staart ontstaat. De andere staart is verzadigd, bevat geen cis-dubbele bindingen en blijft recht. Variaties in de lengte en verzadiging van de vetzuurstaart hebben invloed op de mate waarin fosfolipiden zich tegen elkaar aan kunnen klemmen, waardoor de vloeibaarheid van het membraan verandert. De polaire kopgroep is verbonden met de vetzuurstaart door een ruggengraat die bestaat uit glycerol of sfingosine. De verschillende ruggengraatmolecule maakt het verschil tussen de klassen van fosfolipiden.

Hoe zijn fosfoglyceriden structureel en biochemisch verschillend van sfingolipiden?

Fosfoglyceriden hebben een polaire kopgroep die veresterd is aan een van de drie glycerolhydroxylgroepen, en twee hydrofobe vetzuurstaarten die veresterd zijn aan de resterende twee hydroxylgroepen van de glycerolruggengraat. De polaire kopgroep bestaat uit een fosfaatgroep gekoppeld aan choline, ethanolamine, serine of inositol. Deze vormen respectievelijk fosfatidylcholine (PC), fosfatidylethanolamine (PE), fosfatidylserine (PS) en fosfatidylinositol (PI).

Sfingolipiden daarentegen hebben een ruggengraat gevormd uit sphingosine, een aminoalcohol met een lange koolwaterstofketen; een minder overvloedige klasse van membraanlipiden. Ceramide is een eenvoudige sfingolipide met een hydrofobe vetzuurstaart die aan de aminogroep van het sfingosine is gekoppeld. Door verestering van bijkomende groepen aan de hydroxylgroep van de sfingosine-backbone ontstaan andere soorten sfingolipiden. Zo heeft sfingomyeline een polaire fosforylcholinekopgroep en hebben glycolipiden een koolhydraatgroep. De koolhydraatgroep van glycolipiden kan een enkelvoudige suiker of een oligosaccharide zijn, waardoor respectievelijk cerebrosiden en gangliosiden worden gevormd.

Sterolen zijn kleiner dan fosfolipiden. Zij hebben een enkele polaire hydroxylkopgroep aan een starre steroïde ringstructuur en een korte niet-polaire koolwaterstofstaart. Cholesterol is de belangrijkste sterolcomponent van dierlijke celmembranen. In andere eukaryote celmembranen worden verschillende sterolen aangetroffen. Gisten en schimmels gebruiken ergosterol, terwijl planten sitosterol en stigmasterol gebruiken. Prokaryote celmembranen bevatten echter in wezen geen sterolen. Sterolen worden in de lipide bilaag ingebracht met hun hydroxyl kopgroepen georiënteerd op de fosfolipide polaire groepen. Hierdoor komt de starre ringstructuur van het sterol op één lijn met de fosfolipide koolwaterstofstaart, wat de mobiliteit van de fosfolipide vermindert. Dit verstijvingseffect vermindert ook de wateroplosbare permeabiliteit van de bilaag, maar heeft geen invloed op de membraanfluïditeit.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.