Citologia - composizione chimica della membrana

La membrana plasmatica

I fosfolipidi, molecole anfipatiche, in soluzione acquosa tendono a costituire delle micelle, cioè delle strutture globulari nelle quali le molecole sono disposte in modo da sottrarre all’acqua le loro parti idrofobiche rivolgendosi verso il solvente con le loro estremità polari. Il doppio strato lipidico invece è un tipo di conformazione che i lipidi possono assumere spontaneamente in acqua, in cui le lunghe catene apolari di ciascuno strato si insinuano tra quelle dello strato opposto, mentre i gruppi fosfato sono rivolti all’esterno creando una zona altamente idrofilica.

Nell’immagine in alto a sinistra, le strutture colorate in azzurro e bianco rappresentano molecole d’acqua, che, come si può vedere, avvolgono il doppio strato lipidico quasi comprimendolo; per azione dell’acqua si vengono a creare dei contatti tra le catene idrofobiche che altrimenti non ci sarebbero, e a distanze così ravvicinate si generano quelle interazioni, chiamate legami idrofobici, che garantiscono la stabilità del doppio strato in ambiente acquoso.

All’interno del doppio strato i lipidi sono in grado di muoversi, e a tal proposito può essere considerato un fluido bidimensionale, che non può spostarsi lungo l’asse Z a causa dell’effetto delle molecole d’acqua posizionate sopra e sotto il piano (le molecole che compongono il fluido invece sono per definizione in grado di muoversi al suo interno).

Movimenti delle molecole lipidiche

Riassumiamo ora i principali movimenti che possono compiere le molecole lipidiche all’interno del doppio strato:

• Rotazione
• Flessione delle code idrocarburiche, anche se le molecole lipidiche tendono a posizionarsi sempre con le code lipidiche disposte perpendicolarmente al piano del doppio strato
• Diffusione laterale
• Diffusione di una molecola lipidica da uno strato all’altro detta “flip-flop” (si tratta di un fenomeno che accade raramente)

Caratteristiche del doppio strato

Le caratteristiche del doppio strato variano in dipendenza dalla natura dei lipidi che lo compongono: se i fosfolipidi che lo costituiscono contengono molecole di acido grasso con catene idrocarburiche sature (che non contengono doppi legami), le catene sono rettilinee, tendono a compattarsi e a disporsi formando uno strato relativamente spesso; se nei fosfolipidi è invece presente una molecola di acido grasso insatura, contenente un doppio legame in cis, i lipidi tendono ad impacchettarsi in maniera minore, questo porta due importanti conseguenze:

1. L’abbassamento della temperatura di fusione che conferisce fluidità alla membrana che contiene questo tipo di lipidi;
2. Il ripiegamento delle catene insature crea uno spazio in cui le catene di acidi grassi dell’altro strato possono inserirsi.