Introduction
Celmembranen zijn opgebouwd uit twee klassen moleculen: lipiden en eiwitten. De proteïnen dienen als enzymen, dragen moleculen en geven het membraan onderscheidende functionele eigenschappen. Details over de structuren van eiwitten en enzymen worden elders gegeven. De lipiden zorgen voor de structurele integriteit van de cel. De lipiden in het membraan bestaan uit twee delen: hydrofiele (in water oplosbare) en hydrofobe (in water onoplosbare). Het hydrofobe gedeelte van de lipiden bestaat uit de apolaire lange koolwaterstofketens van twee vetzuren. De vetzuren zijn aanwezig als esters, gebonden aan glycerol. De derde-OH groep op glycerol is veresterd met fosfaat, vandaar de term fosfolipide. Het fosfaat-estergedeelte van het molecuul is polair of zelfs ionisch en is dus oplosbaar in water. Een eenvoudige interactie van verschillende fosfolipiden wordt getoond in de grafiek links.
Er zijn twee veel voorkomende fosfolipiden die in de bilaag voorkomen:
- Lecithine bevat de amino-alcohol, choline.
- Cefalines bevatten de aminoalcoholen serine of ethanolamine.
De rangschikking van fosfolipiden in celmembranen is afgeleid uit gegevens van röntgendiffractie. De fosfolipiden zijn gerangschikt als een bilaag (twee moleculen dik). De fosfolipiden zijn gestapeld met de apolaire koolwaterstofketens naar binnen gericht, terwijl de polaire uiteinden fungeren als het buitenoppervlak, zoals te zien is in de grafiek aan de linkerkant. De structuur van de bilaag is een andere toepassing van het oplosbaarheidsprincipe van “likes dissolve likes”.
De meeste vetzuren in het membraan zijn onverzadigd omdat het membraan daardoor flexibeler is (cis-bindingen worden gebogen) om bepaalde moleculen door het membraan te laten. De interactie van de hydrofobe binnenkant van de laag werkt echter als een barrière voor ionische en polaire moleculen om de binnenkant van de cel binnen te komen. In dierlijke cellen wordt cholesterol ingebracht tussen de apolaire ketens, en maakt het ongeveer 20% uit van de moleculen van het membraan. Hierdoor wordt het membraan stijver en steviger.
Lipidenbilaaggrafiek: Rood/witte bolletjes staan voor de watermoleculen aan de buitenkant van de bilaag, die hydrofiel (waterminnend) zijn. De grijze bolletjes stellen de apolaire koolwaterstofketens voor, die hydrofoob zijn of waterafstotend. De paarse bolletjes stellen individuele fosfolidemoleculen voor.