5.13: Fluidità di membrana

Le membrane cellulari sono composte da fosfolipidi, proteine e carboidrati liberamente attaccati l'uno all'altro attraverso interazioni chimiche. Le molecole sono generalmente in grado di muoversi nel piano della membrana, dando alla membrana la sua natura flessibile chiamata fluidità. Altre due caratteristiche della membrana contribuiscono alla fluidità della membrana: la struttura chimica dei fosfolipidi e la presenza di colesterolo nella membrana.

Le code di acidi grassi dei fosfolipidi possono essere saturi o insaturi. Gli acidi grassi saturi hanno un unico vincolo tra la spina dorsale dell'idrocarburo e sono saturi con il numero massimo di idrogeno. Queste code sature sono dritte e possono, quindi, imballare strettamente. Al contrario, le code di acidi grassi insaturi contengono doppi legami tra atomi di carbonio, dando loro una forma piegata e impedendo un imballaggio stretto. Aumentando la proporzione relativa di fosfolipidi con code insature si ottiene una membrana più fluida. Organismi come batteri e lieviti che sperimentano fluttuazioni di temperatura ambientale sono in grado di regolare il contenuto di acidi grassi delle loro membrane per mantenere una fluidità relativamente costante.

Nelle membrane cellulari, il colesterolo è in grado di interagire con le teste di fosfolipidi, immobilizzando in parte la parte prossimale della catena di idrocarburi. Questa interazione diminuisce la capacità delle molecole polari di attraversare la membrana. Il colesterolo impedisce anche ai fosfolipidi di impicchettarsi strettamente, impedendo così la probabilità di congelamento della membrana. Allo stesso modo, il colesterolo agisce come un tampone strutturale quando le temperature arrivano a caldo, limitando l'eccessiva fluidità.

Si propone inoltre di avere un ruolo nell'organizzazione dei lipidi della membrana e delle proteine in gruppi funzionali chiamati zattere lipidiche. Questi gruppi di proteine, fosfolipidi e colesterolo sono pensati per compartimentare le regioni della membrana, posizionando molecole con ruoli simili in stretta vicinanza tra loro. Tuttavia, la struttura specifica e la funzione di questi cerotti di membrana non sono chiare e un'area attiva di ricerca.

- [Insegnante] La diversità dei componenti

associati alla membrana plasmatica,

insieme alla sua capacità di adattarsi al cambiamento,

aiutano a mantenere la fluidità dinamica della membrana.

Ad esempio, uno dei componenti principali, i fosfolipidi,

può esistere in entrambe le forme sature,

contenente il numero massimo di idrogeni

e nessun doppio legame, o forme insature,

che hanno almeno un doppio legame.

Quando la temperatura scende, i fosfolipidi saturi,

con le loro lunghe e dritte catene di acidi grassi,

possono avvicinarsi di più rispetto a quelli insaturi,

che hanno pieghe nelle loro catene a causa dei doppi legami.

Questo spazio extra conserva parte della fluidità

della membrana.

Un altro componente, il colesterolo,

può inserirsi tra i fosfolipidi,

creando anch'esso uno spazio che aumenta la fluidità

con le temperature più fredde.

A temperature più calde, quando la membrana è più fluida,

lo steroide fa entrare il colesterolo

per fornire supporto strutturale per i fosfolipidi,

impedendo alla membrana di diventare troppo fluida.

Pertanto, la regolazione della fluidità della membrana è una

importante risposta cellulare ai cambiamenti di temperatura,

come quando i cambiamenti stagionali inducono modifiche

nella composizione di acidi grassi del pesce.