Concetti Chiave
- I lipidi di membrana sono anfipatici, con regioni idrofile e idrofobiche, e includono fosfogliceridi, sfingolipidi e colesterolo.
- I fosfogliceridi, formati da glicerolo e due acidi grassi, sono i lipidi più abbondanti e svolgono un ruolo cruciale nella struttura della membrana.
- Gli sfingolipidi, derivati dalla sfingosina, sono meno abbondanti e non contengono glicerolo, ma hanno una struttura simile ai fosfogliceridi.
- Il colesterolo, presente in quantità ridotte, contribuisce a regolare la fluidità delle membrane e serve come precursore per gli ormoni steroidei.
- Il doppio strato lipidico presenta una distribuzione asimmetrica dei lipidi, con glicolipidi e una maggiore concentrazione di fosfatidilcolina nello strato esterno.
Indice
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 di membrana e le loro caratteristiche?
- Qual è la struttura dei fosfolipidi e come influisce sulla loro funzione?
- In che modo la composizione degli acidi grassi influisce sulla fluidità della membrana?
- Qual è il ruolo del colesterolo nelle membrane cellulari?
- Come avviene l'autoassemblaggio dei lipidi e qual è la sua importanza?
I principali tipi di lipidi di membrana sono i fosfogliceridi, gli sfingolipidi e il colesterolo. I fosfogliceridi hanno uno scheletro di glicerolo e sono anfipatici, con una testa idrofila e due code idrofobiche. Gli sfingolipidi, simili ai fosfogliceridi, sono meno abbondanti e derivano dalla sfingosina. Il colesterolo, più piccolo e meno anfipatico, aumenta la fluidità della membrana e ne riduce la permeabilità.
I fosfolipidi sono composti da glicerolo legato a due acidi grassi e a un gruppo fosforico, che può essere ulteriormente esterificato. Questa struttura anfipatica consente loro di formare il doppio strato lipidico delle membrane, contribuendo alla fluidità e alla stabilità della membrana.
La fluidità della membrana dipende dalla lunghezza delle catene di acidi grassi e dalla presenza di doppi legami. Catene più lunghe e con doppi legami aumentano la fluidità, mentre acidi grassi saturi tendono a rendere la membrana più rigida.
Il colesterolo, pur essendo meno abbondante, occupa più spazio nelle membrane e contribuisce a renderle meno permeabili. Inoltre, aumenta la fluidità del doppio strato lipidico e funge da precursore per gli ormoni steroidei.
I lipidi, come la fosfatidilcolina, si autoassemblano in soluzione acquosa per formare liposomi, strutture sferiche utili in medicina. Questo processo è fondamentale per la formazione delle membrane cellulari e per la loro asimmetria, con diverse concentrazioni di lipidi nei due strati.
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