Lipidele membranare sunt amfipatice, ceea ce înseamnă că au un capăt polar sau hidrofil și un capăt nepolar sau hidrofob. În mediile apoase, lipidele membranare se organizează spontan în bicapace cu capetele polare orientate spre soluție, iar capetele nepolare orientate în sens opus. Bistratul se închide în el însuși pentru a evita marginile libere cu apa. Aceste proprietăți structurale de bază ale membranelor plasmatice le permit să își îndeplinească funcțiile fundamentale. De exemplu, înclinația lipidelor membranare de a forma structuri bistratificate lipidice închise, stabile din punct de vedere termodinamic, le conferă stabilitate și încurajează formarea de compartimente subcelulare închise. De asemenea, permite repararea spontană a micilor rupturi din membrană, ceea ce previne scurgerile de material în afara celulei sau a organitelor. În plus, interiorul hidrofob al membranelor servește drept barieră pentru moleculele solubile în apă, dar permite ca anumite molecule solubile în lipide să se difuzeze pasiv prin ele. Prin urmare, membranele sunt structuri permeabile selectiv; o proprietate care ajută la prevenirea scurgerilor și protejează celula de intrarea pasivă a multor toxine.
Fosfogliceridele au un cap polar hidrofil și o coadă hidrofobă de acid gras. Compoziția și lungimea cozii de hidrocarburi este oarecum diversă și se raportează că variază între 14 și 24 de atomi de carbon. Modificarea chimică a inelului de inositol are loc în conversia fosfatidilinositolului în alte fosfoinositide.
Lipidele membranare sunt foarte diverse, o membrană tipică conținând mai mult de 100 de specii de lipide. Aceste lipide variază în ceea ce privește structura și gradul de saturație a lanțurilor de acizi grași.
Există trei clase majore de lipide membranare – fosfogliceridele, sfingolipidele și sterolii.
Ce sunt fosfolipidele?
Fosfogliceridele și sfingolipidele pot fi combinate ca o singură clasă, cea a fosfolipidelor. Acestea sunt lipidele clasice ale membranei, formate dintr-un grup polar de cap și două cozi hidrofobe de acizi grași. Cozile de acizi grași conțin, de obicei, între 14 și 24 de atomi de carbon. Una dintre cele două cozi este nesaturată și, prin urmare, conține una sau mai multe legături duble cis, ceea ce creează o mică încovoiere în coadă. Cealaltă coadă este saturată, fără legături duble cis și rămâne dreaptă. Variațiile în ceea ce privește lungimea și saturația cozii acizilor grași influențează cât de strâns se pot împacheta fosfolipidele unele în altele, ceea ce duce la modificarea fluidității membranei. Legătura dintre grupul polar de cap și coada acidului gras este o coloană vertebrală formată fie din glicerol, fie din sfingosină. Diferita moleculă a coloanei vertebrale diferențiază clasele de fosfolipide.
Cum diferă structural și biochimic fosfogliceridele de sfingolipide?
Fosfogliceridele au o grupare de cap polară esterificată la una dintre cele trei grupe hidroxil ale glicerolului și două cozi hidrofobe de acizi grași esterificate la celelalte două grupe hidroxil ale coloanei vertebrale de glicerol. Grupa de cap polar este compusă dintr-o grupare fosfat legată de colină, etanolamină, serină sau inositol. Acestea formează fosfatidil colină (PC), fosfatidil etanolamină (PE), fosfatidil serină (PS) și, respectiv, fosfatidilinositol (PI).
Sfingolipidele, pe de altă parte, au o coloană vertebrală formată din sfingosină, un aminoalcool cu un lanț hidrocarbonat lung; o clasă mai puțin abundentă de lipide de membrană. Ceramida este o sfingolipidă simplă care are o coadă hidrofobă de acid gras legată de grupa amino a sfingosinei. Esterificarea unor grupe suplimentare la grupa hidroxil terminală a coloanei vertebrale a sfingosinei dă naștere altor tipuri de sfingolipide. De exemplu, sfingomielina are o grupare cap de fosforil colină polară, iar glicolipidele au o grupare carbohidrat. Grupa de carbohidrați a glicolipidelor poate fi un zahăr simplu sau o oligozaharidă, formând cerebroside și, respectiv, gangliozide.
Sterolii sunt mai mici decât fosfolipidele. Ei au o singură grupare de cap hidroxil polară atașată la o structură rigidă de inel steroidic și o coadă scurtă de hidrocarburi nepolare. Colesterolul este principala componentă sterolică a membranelor celulelor animale. Diferiți steroli se găsesc în alte membrane ale celulelor eucariote. Drojdiile și ciupercile folosesc ergosterol, în timp ce plantele folosesc sitosterol și stigmasterol. Cu toate acestea, membranele celulelor procariote nu conțin, în esență, niciun sterol. Sterolii se inserează în bistratul lipidic cu grupele lor de cap hidroxil orientate cu grupele polare ale fosfolipidelor. Acest lucru aliniază structura inelară rigidă a sterolului cu coada hidrocarbonată a fosfolipidului, ceea ce diminuează mobilitatea fosfolipidelor. Acest efect de rigidizare reduce, de asemenea, permeabilitatea hidrosolubilă a stratului bilateral, dar nu afectează fluiditatea membranară.
.