Wprowadzenie
Błony komórkowe składają się z dwóch klas cząsteczek: lipidów i białek. Białka służą jako enzymy, przenoszą cząsteczki i nadają błonie charakterystyczne właściwości funkcjonalne. Szczegóły dotyczące białek i struktur enzymatycznych są podane w innym miejscu. Lipidy zapewniają komórce integralność strukturalną. Lipidy znajdujące się w błonie składają się z dwóch części: hydrofilowej (rozpuszczalnej w wodzie) i hydrofobowej (nierozpuszczalnej w wodzie). Część hydrofobowa lipidów to niepolarne długie łańcuchy węglowodorowe dwóch kwasów tłuszczowych. Kwasy tłuszczowe występują w postaci estrów połączonych z glicerolem. Trzeci-OH grupa na glicerolu jest ester związany z fosforanem stąd termin fosfolipid. Ester fosforanu część cząsteczki jest polarny lub nawet jonowe i dlatego jest rozpuszczalny w wodzie. Prosta interakcja z kilku fosfolipidów jest pokazany w grafice po lewej stronie.
Są dwa wspólne fosfolipidy znaleźć w warstwie:
- Lecytyna zawiera aminoalkohol, cholina.
- Cefaliny zawierają aminoalkohole serynę lub etanoloaminę.
Układ fosfolipidów w błonach komórkowych został wydedukowany na podstawie danych dyfrakcji rentgenowskiej. Fosfolipidy są ułożone w postaci warstwy dwuwarstwowej (o grubości dwóch cząsteczek). Fosfolipidy są ułożone w stos z niepolarnych łańcuchów węglowodorowych skierowanych do wewnątrz, podczas gdy końce polarne działają jako powierzchnia zewnętrzna, jak pokazano na grafice po lewej stronie. Struktura dwuwarstwy jest kolejnym zastosowaniem zasady rozpuszczalności „lubi się rozpuszczać lubi”.
Większość kwasów tłuszczowych w błonie jest nienasycona, ponieważ pozwala to błonie być bardziej elastyczna (wiązania cis są wygięte), aby umożliwić pewne cząsteczki przez błonę. Jednakże, interakcja hydrofobowego wnętrza warstwy działa jako bariera dla jonowych i polarnych cząsteczek z wejścia do wnętrza komórki. W komórkach zwierzęcych cholesterol jest umieszczony pomiędzy niepolarnymi łańcuchami i stanowi około 20% cząsteczek błony. To pomaga uczynić błonę bardziej sztywną i dodaje jej wytrzymałości.
Grafika dwuwarstwy lipidowej: Czerwone/białe kule reprezentują cząsteczki wody na zewnętrznych powierzchniach dwuwarstwy, które są hydrofilowe (kochające wodę). Szare kule reprezentują niepolarne łańcuchy węglowodorowe, które są hydrofobowe lub wody nienawidzące. Fioletowe kule reprezentują poszczególne cząsteczki fosfolidów.