Lipidy błonowe są amfipatyczne, co oznacza, że mają koniec polarny lub hydrofilowy i koniec niepolarny lub hydrofobowy. W środowisku wodnym, lipidy błonowe spontanicznie organizują się w warstwy bilateralne z polarnymi końcami zorientowanymi w kierunku, a niepolarnymi końcami zorientowanymi z dala od roztworu. Dwuwarstwa zamyka się w sobie, aby uniknąć swobodnych krawędzi z wodą. Te podstawowe właściwości strukturalne błon plazmatycznych umożliwiają im pełnienie ich podstawowych funkcji. Na przykład, skłonność lipidów błonowych do tworzenia termodynamicznie stabilnych, zamkniętych struktur dwuwarstwy lipidowej zapewnia im stabilność i sprzyja tworzeniu zamkniętych przedziałów subkomórkowych. Umożliwia także spontaniczn± naprawę małych rozdarć w błonie, co zapobiega wydostawaniu się materiału z komórki lub organelli. Ponadto, hydrofobowe wnętrze błony stanowi barierę dla cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie, ale pozwala niektórym cząsteczkom rozpuszczalnym w lipidach na bierną dyfuzję. Membrany są zatem strukturami selektywnie przepuszczalnymi; właściwość, która pomaga zapobiegać wyciekom i chronić komórkę przed biernym wnikaniem wielu toksyn.

Fosfoglicerydy mają hydrofilową głowę polarną i hydrofobowy ogon kwasu tłuszczowego. Skład i długość ogona węglowodorowego jest nieco zróżnicowana i według doniesień waha się od 14 do 24 karbonów. Chemiczna modyfikacja pierścienia inozytolowego zachodzi w konwersji fosfatydyloinozytolu do innych fosfoinozytydów.

Lipidy błonowe są bardzo zróżnicowane, z typową błoną zawierającą ponad 100 gatunków lipidów. Lipidy te różnią się pod względem struktury i stopnia nasycenia łańcuchów acylowych tłuszczów.

Istnieją trzy główne klasy lipidów błonowych – fosfoglicerydy, sfingolipidy i sterole.

Co to są fosfolipidy?

Fosfoglicerydy i sfingolipidy mogą być łączone jako jedna klasa, fosfolipidy. Są to klasyczne lipidy błonowe, utworzone z polarnej grupy głowy i dwa hydrofobowe ogony kwasów tłuszczowych. Ogony kwasów tłuszczowych zawierają zwykle od 14 do 24 atomów węgla. Jeden z tych dwóch ogonów jest nienasycony i dlatego zawiera jedno lub więcej wiązań podwójnych cis, co tworzy małe załamanie w ogonie. Drugi ogon jest nasycony, bez żadnych wiązań cis-dwukrotnych i pozostaje prosty. Różnice w długości i nasyceniu ogona kwasu tłuszczowego wpływają na to, jak ściśle fosfolipidy są w stanie upakować się względem siebie, co prowadzi do zmiany płynności błony. Połączenie polarnej grupy głównej z ogonem kwasu tłuszczowego stanowi szkielet składający się z glicerolu lub sfingozyny. Różne cząsteczki szkieletu odróżnia między klasami phospholipid.

Jak fosfoglicerydy są strukturalnie i biochemicznie różne od sfingolipidów?

Fosfoglicerydy mają polarną grupę głowy zestryfikowane do jednej z trzech grup hydroksylowych glicerolu, a dwa hydrofobowe ogony kwasów tłuszczowych zestryfikowane do pozostałych dwóch grup hydroksylowych szkieletu glicerolu. Polarna grupa głowowa składa się z grupy fosforanowej połączonej z choliną, etanoloaminą, seryną lub inozytolem. Tworzą one fosfatydylocholinę (PC), fosfatydyloetanoloaminę (PE), fosfatydyloserynę (PS) i fosfatydyloinozytol (PI) odpowiednio.

Sfingolipidy, z drugiej strony, mają szkielet utworzony z sfingozyny, aminoalkoholu z długim łańcuchem węglowodorowym; mniej obfita klasa lipidów błonowych. Ceramid jest prostym sfingolipidem, który posiada hydrofobowy ogon kwasu tłuszczowego połączony z grupą aminową sfingozyny. Estryfikacja dodatkowych grup do końcowej grupy hydroksylowej szkieletu sfingozyny daje początek innym typom sfingolipidów. Na przykład sfingomielina ma polarną grupę fosforylowo-cholinową, a glikolipidy mają grupę węglowodanową. Grupa węglowodanowa glikolipidów może być cukrem prostym lub oligosacharydem tworzącym odpowiednio cerebrozydy i gangliozydy.

Sterole są mniejsze niż fosfolipidy. Mają pojedynczą polarną grupę hydroksylową dołączoną do sztywnej struktury pierścienia steroidowego i krótki niepolarny ogon węglowodorowy. Cholesterol jest głównym składnikiem steroli w błonach komórek zwierzęcych. Różne sterole występują w innych błonach komórek eukariotycznych. Drożdże i grzyby używają ergosterolu, a rośliny sitosterolu i stigmasterolu. Jednak błony komórkowe prokariotów zasadniczo nie zawierają steroli. Sterole wchodzą do dwuwarstwy lipidowej z ich hydroksylowymi grupami głównymi zorientowanymi z polarnymi grupami fosfolipidów. To wyrównuje sztywną strukturę pierścieniową sterolu z ogonem węglowodorowym fosfolipidu, co zmniejsza ruchliwość fosfolipidów. Ten efekt usztywniający zmniejsza również rozpuszczalną w wodzie przepuszczalność dwuwarstwy, ale nie wpływa na płynność membrany.

.