27.4: Fosfolipidi e sfingolipidi sono componenti delle membrane

I fosfolipidi sono i principali costituenti delle membrane cellulari. Assomigliano ai trigliceridi nell’essere estere o derivati ammidici di glicerolo o sfingosina con acidi grassi e acido fosforico. La porzione di fosfato dell’acido fosfatidico risultante viene ulteriormente esterificata con etanolamina, colina o serina nel fosfolipide stesso. Il diagramma seguente mostra le strutture di alcuni di questi componenti. Facendo clic sul diagramma lo si modifica per visualizzare le strutture per due fosfolipidi rappresentativi. Si noti che i componenti degli acidi grassi (R & R’) possono essere saturi o insaturi.

Come anfifili ionici, i fosfolipidi si aggregano o si autoassemblano se miscelati con acqua, ma in modo diverso rispetto ai saponi e ai detergenti. A causa delle due catene alchiliche pendenti presenti nei fosfolipidi e delle insolite cariche miste nei loro gruppi di testa, la formazione di micelle è sfavorevole rispetto a una struttura a doppio strato. Se un fosfolipide viene spalmato su un piccolo foro in un sottile pezzo di plastica immerso nell’acqua, nel foro viene creato un doppio strato planare stabile di molecole di fosfolipidi. Come mostrato nel diagramma seguente, i gruppi di teste polari sulle facce dell’acqua di contatto a doppio strato e le catene alchiliche idrofobiche formano un interno non polare. Le molecole di fosfolipidi possono muoversi nella loro metà del doppio strato, ma c’è una barriera energetica significativa che impedisce la migrazione verso l’altro lato del doppio strato.

Questa struttura a membrana a doppio strato si trova anche in strutture aggregate chiamate liposomi. I liposomi sono vescicole microscopiche costituite da un nucleo acquoso racchiuso in uno o più strati di fosfolipidi. Si formano quando i fosfolipidi vengono miscelati vigorosamente con acqua. A differenza delle micelle, i liposomi hanno sia interni acquosi che esterni.

Una cellula può essere considerata un liposoma molto complesso. La membrana a doppio strato che separa l’interno di una cellula dai fluidi circostanti è in gran parte composta da fosfolipidi, ma incorpora molti altri componenti, come il colesterolo, che contribuiscono alla sua integrità strutturale. I canali proteici che consentono il trasporto di vari tipi di specie chimiche dentro e fuori dalla cellula sono anche componenti importanti delle membrane cellulari.

L’interno di una cellula contiene una varietà di strutture (organelli) che conducono operazioni chimiche vitali per l’esistenza delle cellule. Le molecole legate alle superfici delle cellule servono a identificare cellule specifiche e facilitare l’interazione con entità chimiche esterne. Le sfingomieline sono anche lipidi di membrana. Sono il componente principale della guaina mielinica che circonda le fibre nervose. La sclerosi multipla è una malattia devastante in cui la guaina mielinica si perde, causando paralisi finale.