Di Dr. David Warmflash • Aggiornato il 30 agosto 2022
La membrana cellulare funge da barriera selettiva, isolando l'ambiente intracellulare dal mondo acquoso circostante. La vita si è evoluta nell’acqua, quindi le cellule avevano bisogno di un meccanismo per separare il loro interno idrofilo dai componenti idrofobici che compongono la membrana. Questa necessità ha dato origine al doppio strato lipidico, una struttura che protegge e regola il flusso delle molecole.
Le grandi molecole composte quasi interamente da carbonio e idrogeno, come grassi, oli e cere, sono non polari o idrofobiche. In acqua tendono ad aggregarsi formando goccioline oleose. Al contrario, le molecole contenenti ossigeno, azoto o fosforo trasportano cariche positive e negative distinte, rendendole polari. Poiché l'acqua stessa è polare, queste molecole si dissolvono facilmente, guadagnandosi l'etichetta "idrofila" o "amante dell'acqua".
I fosfolipidi sono anfifilici, nel senso che possiedono sia regioni idrofobiche che idrofile. La loro spina dorsale è il glicerolo, una catena a tre atomi di carbonio che attacca le code degli acidi grassi tramite legami esterei. Quando un gruppo fosfato si lega al terzo carbonio, la molecola diventa un fosfolipide. Il fosfato è solitamente legato a un gruppo di testa altamente polare, come la colina nella fosfatidilcolina, mentre le due code degli acidi grassi rimangono idrofobiche.
Tutti i fosfolipidi condividono la coda idrofobica e la testa polare, ma differiscono nella lunghezza della catena degli acidi grassi e nella composizione chimica della testa. Ad esempio, la fosfatidilcolina contiene una testa di colina, mentre la fosfatidiletanolammina trasporta un gruppo etanolammina. Queste variazioni influenzano la fluidità della membrana, la curvatura e le interazioni proteiche.
Nelle cellule eucariotiche, i fosfolipidi sono assemblati nel citoplasma adiacente al reticolo endoplasmatico (ER). Gli enzimi legati all'ER catalizzano l'aggiunta di acidi grassi alla struttura principale del glicerolo, formando vescicole che si staccano e si fondono con la membrana plasmatica, depositando così nuovi fosfolipidi ed espandendo la superficie della membrana.
Quando la concentrazione di fosfolipidi è bassa, le molecole si aggregano in micelle, una sfera con le teste idrofile rivolte verso l’esterno verso l’acqua e le code idrofobiche verso l’interno. All’aumentare della concentrazione, i fosfolipidi si riorientano in un doppio strato:due fogliolini di fosfolipidi, ciascuno con la testa idrofila verso l’esterno e le code idrofobiche rivolte l’una verso l’altra nel nucleo della membrana. Questa disposizione crea tre strati funzionali:strato esterno della testa, nucleo interno della coda e strato interno della testa, da cui il termine "trilaminare".
Il modello trilaminare è fondamentale per comprendere come le cellule mantengono l'omeostasi, regolano il trasporto e segnalano internamente ed esternamente.
