Concetti Chiave
- Le membrane contengono tre tipi principali di lipidi: fosfogliceridi, sfingolipidi e colesterolo, tutti anfipatici con regioni idrofile e idrofobiche.
- I fosfogliceridi, noti come fosfolipidi, sono i lipidi di membrana più numerosi, con un glicerolo legato a un gruppo fosforico e catene di acidi grassi che influenzano la fluidità della membrana.
- Sfingolipidi, similari ai fosfolipidi ma meno abbondanti, derivano dalla sfingosina e possono formare glicolipidi, che fungono da recettori per ligandi extracellulari.
- Il colesterolo, assente nelle membrane vegetali e batteriche, contribuisce alla fluidità e riduce la permeabilità della membrana.
- Il doppio strato lipidico si autoassembla in strutture come i liposomi e presenta un'asimmetria nella distribuzione dei lipidi tra i due strati, influenzando i segnali cellulari.
Indice
- Struttura e funzione dei lipidi
- Caratteristiche dei fosfolipidi
- Sfingolipidi e colesterolo
- Autoassemblaggio e asimmetria
Struttura e funzione dei lipidi
Le membrane contengono diversi tipi di lipidi e tutti sono anfipatici cioè hanno nelle loro molecole sia regioni idrofile che idrofobiche. Esistono 3 tipi principali di lipidi di membrana, ovvero:
- fosfogliceridi
- sfingolipidi
- colesterolo
Sono i più numerosi ed importanti lipidi di membrana; dal momento che hanno uno scheletro di glicerolo sono detti fosfogliceridi.
Caratteristiche dei fosfolipidi
In un fosfolipide e' presente il glicerolo, che è un di gliceride, a differenza di quanto accade nei trigliceridi (dove tutti e tre i suoi gruppi ossidrili si legano ciascuno ad un acido grasso), il terzo gruppo ossidrilico si lega ad un gruppo fosforico. Il glicerolo e le due catene di acidi grassi da soli formano una molecola detta acido fosfatico, che è pero' virtualmente assente nelle membrane.
I fosfolipidi delle membrane hanno legato al gruppo fosforico un gruppo aggiuntivo che può essere costituito da colina (fosfatilcolina) o da etanolamina (fosfatidiletanolamina) o da serina (fosfatidilserina) o da inositolo (fosfatidilinositolo). Ognuno di questi gruppi è fortemente idrofilo ed insieme al fosfato e al glicerolo andrà a costituire la testa del fosfolipidi. A pH fisiologico le teste di fosfatidilserina e di fosfatidilinositolo hanno una carica complessiva negativa, mentre quelle di fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina sono neutre.
Le catene d’acidi grassi sono invece lunghe catene idrocarburiche non ramificate, idrofobiche di 16-20 atomi di carbonio. Gli acidi grassi delle membrane possono essere saturi (cioè privi di doppi legami) monoinsaturi (cioè con doppio legame) o polinsaturi, e della lunghezza della catene e del tipo di legame dipende anche la fluidità che donano alla membrana . Più le catene sono lunghe e hanno doppi legami, più le membrane sono fluide. Di solito un acido grasso è saturo, l’ altro è monoinsaturo. I fosfolipidi sono chiaramente molecole antipatiche.
Sfingolipidi e colesterolo
Gli sfingolipidi sono molto simili nella struttura ai fosfolipidi, ma sono meno abbondanti nella membrana.
Sono derivati dalla sfingosina, formati da loro e legati ad un ACIDO GRASSO tramite un amini gruppo; questa molecola è un ceramide. I diversi lipidi formati dalla sfingosina hanno altri gruppi esterificati al gruppo alcolico terminale della sfingosina. Se il gruppo esterificato è la fosforilcolina la molecola è detta sfingomielina, l’unico a non aver un impalcatura di glicerolo. Se il gruppo è un carboidrato la molecola è un glicolipidi se questo zucchero è semplice, il glicolipidi è detto cerebroside, se è un oligosaccaride invece viene detto ganglioside. Anche le molecole di sfingolipidi sono anfipatiche.
Il colesterolo manca nella parte plasmatica della maggior parte delle membrane vegetali e di quelle batteriche, è una molecola più piccola rispetto agli altri lipidi e meno anfipatica; inoltre sono meno numerose rispetto ai fosfolipidi, ma occupano più spazio. E’ formato da 5 anelli e da una coda idrocarburica non polare. Il colesterolo rende le membrane meno permeabili e tende ad aumentare la fluidità nel doppio strato, serve come precursore degli ormoni steroidei.
Autoassemblaggio e asimmetria
N.B. un’altra importante caratteristica del doppio strato lipidico è la sua capacità di autoassemblarsi; se per esempio una piccola quantità di sfatidilcolina viene dispersa in soluzione acquosa, le molecole fosfolipidiche si assemblano spontaneamente per formare le pareti di una vescicola sferica piena di liquido, detta liposoma, utile nella medicina.
Il doppio strato lipidico è costituito da due monostrati indipendenti più o meno stabili, con differenti proprieta' fisiche e chimiche, e i lipidi della membrana plasmatica vi sono distribuiti in modo asimmetrico.
in confronto allo strato interno, quello esterno ha una concentrazine in produzione di fosfatidilcolina (PC) e di fosfatidilserina (PS) più elevata.
Tutti i glicolipidi si trovano nello strato esterno, dove probabilmente fungono da recettori per i ligandi extracellulari. La comparsa di PS sulla superficie esterna dei linfociti invecchiati è un segnale per le distribuzioni di queste cellule da parte dei macrofagi, mentre la sua comparsa sulla superficie esterna delle piastrine è un segnale per la coagulazione. Infine, Fosfatidinasitolo, che è concentrato sul foglietto interno, svolge un ruolo chiave nel trasferire gli stimoli dalle membrane plasmatiche al citoplasma.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali tipi di lipidi presenti nelle membrane cellulari?
- Qual è la struttura e la funzione dei fosfogliceridi nelle membrane?
- In che modo gli sfingolipidi differiscono dai fosfogliceridi?
- Qual è il ruolo del colesterolo nelle membrane cellulari?
- Come si distribuiscono i lipidi nel doppio strato lipidico della membrana?
Le membrane cellulari contengono tre tipi principali di lipidi: fosfogliceridi, sfingolipidi e colesterolo, tutti caratterizzati dalla loro natura anfipatica.
I fosfogliceridi, o fosfolipidi, sono i lipidi di membrana più numerosi e importanti, con uno scheletro di glicerolo. Hanno una testa idrofila e code idrofobiche, contribuendo alla fluidità e alla struttura della membrana.
Gli sfingolipidi derivano dalla sfingosina e formano ceramidi legandosi a un acido grasso. Sono meno abbondanti e hanno una struttura simile ai fosfolipidi, ma non contengono glicerolo.
Il colesterolo, presente in quantità minore rispetto ai fosfolipidi, aumenta la fluidità e riduce la permeabilità delle membrane, fungendo anche da precursore per gli ormoni steroidei.
I lipidi sono distribuiti asimmetricamente nel doppio strato lipidico, con una maggiore concentrazione di fosfatidilcolina e fosfatidilserina nello strato esterno, mentre i glicolipidi si trovano principalmente nello strato esterno, fungendo da recettori.
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