Lo scopo di a membrana cellulare consiste nel separare il contenuto della cella dall'ambiente esterno. Poiché la vita si è evoluta in un ambiente acquoso (alias acquoso), le cellule esistono e contengono acqua. E poiché acqua e grasso/olio non si mescolano bene, le membrane si sono sviluppate su questa base.
In questo post, esamineremo esattamente cos'è la membrana cellulare trilaminare, perché si forma il modello trilaminare e cosa fa la struttura della membrana cellulare per le cellule.
Molecole idrofobe/non polari vs. Molecole idrofile/polari
Grandi molecole costituite quasi interamente da atomi di carbonio e idrogeno sono chiamate molecole non polari, o idrofobe, "che temono l'acqua". Costituiti da grassi, olii, cere e altri lipidi, quando posti in acqua tendono ad aggregarsi insieme formando goccioline oleose.
Le molecole contenenti gruppi chimici con atomi di ossigeno, azoto e fosforo hanno molte cariche positive e negative separate, vale a dire che sono polari. Essendo polari, si mescolano bene con l'acqua, che è anche polare, e quindi sono chiamati idrofili, o "amanti dell'acqua".
Fosfolipidi: un tipo di molecola anfifila
Il termine anfifilico si riferisce a una molecola che ha proprietà sia idrofobe che idrofile. L'esempio classico di tale molecola è un fosfolipide. La spina dorsale di un fosfolipide è il glicerolo, contenente tre atomi di carbonio a cui altre molecole possono essere collegate tramite gruppi alcolici (ester linkage, in terminologia chimica).
Quando una catena composta principalmente da atomi di carbonio e idrogeno chiamata acido grasso è collegata a una o più delle tre posizioni sul glicerolo, la molecola è chiamata gliceride. Se ci sono tre di questi acidi grassi, è un trigliceride, che è estremamente idrofobo. Quando ci sono due di questi acidi grassi, si parla di digliceride. Tuttavia, se la terza posizione è poi collegata a un gruppo chimico noto come fosfato, la molecola è chiamata fosfolipide.
Il gruppo fosfato di un fosfolipide, a sua volta, può essere attaccato a un'altra unità chimica, che può essere altamente polare. Conosciuta come la testa polare della molecola, questa entità si mescola bene con l'acqua, mentre la coda della molecola, composta da due acidi grassi, è molto idrofoba. È a causa delle diverse parti dei fosfolipidi che si forma la struttura della membrana cellulare.
Tipi di fosfolipidi
mentre tutti fosfolipidi sono costituiti da una coda idrofoba, costituita da acidi grassi, e da una testa polare, si differenziano in base alla lunghezza del tipo di catene di acidi grassi nella coda e il componente dell'entità polare attaccato al gruppo fosfato nel testa. Un esempio di una classe di fosfolipidi sono le fosfatidilcoline, in cui il gruppo chimico colina è l'entità polare attaccata al fosfato.
Sintesi di fosfolipidi
La sintesi dei fosfolipidi avviene nel citoplasma delle cellule vicino a un'entità di membrana chiamata reticolo endoplasmatico (nella divisione della vita nota come eucarioti). Il reticolo endoplasmatico è ricoperto da enzimi che mettono insieme i fosfolipidi all'interno delle vescicole. Queste vescicole successivamente germogliano dal reticolo endoplasmatico e si spostano verso la membrana cellulare, dove depositano i fosfolipidi e si forma la struttura della membrana cellulare.
Formazione della membrana cellulare trilaminare
Se c'è un piccolo numero di fosfolipidi, le code si riuniscono con le code all'esterno, formando una micella, una sfera con un esterno idrofilo in acqua e un interno idrofobo. Se il volume dei fosfolipidi aumenta, invece, si formano le membrane. La membrana cellulare è nota come membrana cellulare trilaminare o modello trilaminare perché consiste di uno strato di code idrofobe di fosfolipidi racchiuse tra due strati di teste idrofile.
Spesso, tuttavia, è chiamato doppio strato, perché è costituito da due serie di fosfolipidi. Poiché ogni fosfolipide è costituito da una coda idrofoba e una testa idrofila, per sfuggire all'acqua ambiente, le code di molti fosfolipidi si allineano e affrontano le code di un secondo strato di simili molecole. Pertanto, uno strato di teste idrofile diventa l'esterno della membrana cellulare e un altro strato di teste idrofile diventa l'interno della membrana cellulare.
Il modello trilaminare descriveva la stessa formazione, ma affermava che i gruppi di teste idrofili "esterni" sono ciascuno uno strato mentre i gruppi di coda idrofobici interni sono uno strato, risultando i tre distinti strati.