Introduzione
Le membrane cellulari sono composte da due classi di molecole: lipidi e proteine. Le proteine servono come enzimi, trasportano molecole e forniscono alla membrana proprietà funzionali distintive. I dettagli delle proteine e delle strutture degli enzimi sono forniti altrove. I lipidi forniscono l’integrità strutturale della cellula. I lipidi che si trovano nella membrana consistono di due parti: idrofili (solubili in acqua) e idrofobici (insolubili in acqua). La parte idrofoba dei lipidi è costituita dalle lunghe catene idrocarburiche non polari di due acidi grassi. Gli acidi grassi sono presenti come esteri legati al glicerolo. Il terzo gruppo OH sul glicerolo è legato al fosfato, da cui il termine fosfolipide. La porzione di estere fosfato della molecola è polare o addirittura ionica e quindi è solubile in acqua. Una semplice interazione di diversi fosfolipidi è mostrata nel grafico a sinistra.
Ci sono due fosfolipidi comuni che si trovano nel bilayer:
- La lecitina contiene l’amino alcol, la colina.
- Le cefaline contengono gli aminoalcoli serina o etanolamina.
La disposizione dei fosfolipidi nelle membrane cellulari è stata dedotta dai dati della diffrazione dei raggi X. I fosfolipidi sono disposti come un bilayer (due molecole di spessore). I fosfolipidi sono impilati con le catene idrocarburiche non polari rivolte verso l’interno, mentre le estremità polari fungono da superficie esterna, come mostrato nel grafico a sinistra. La struttura del bilayer è un’altra applicazione del principio di solubilità “i simili dissolvono i simili”.
La maggior parte degli acidi grassi nella membrana sono insaturi perché questo permette alla membrana di essere più flessibile (i legami cis sono piegati) per permettere a certe molecole di attraversarla. Tuttavia, l’interazione dell’interno idrofobo dello strato funge da barriera per le molecole ioniche e polari dall’entrare all’interno della cellula. Nelle cellule animali il colesterolo è inserito tra le catene non polari, e costituisce circa il 20% delle molecole della membrana. Questo aiuta a rendere la membrana più rigida e aggiunge forza.
Grafico dello strato lipidico: Le sfere rosse/bianche rappresentano le molecole d’acqua sulle superfici esterne del bilayer che sono idrofile (che amano l’acqua). Le sfere grigie rappresentano le catene idrocarburiche non polari, che sono idrofobiche o che odiano l’acqua. Le sfere viola rappresentano le singole molecole di fosforo.