5.2: Membrane Fluidity
5.2: Fluidité membranaire
Cell membranes are composed of phospholipids, proteins, and carbohydrates loosely attached to one another through chemical interactions. Molecules are generally able to move about in the plane of the membrane, giving the membrane its flexible nature called fluidity. Two other features of the membrane contribute to membrane fluidity: the chemical structure of the phospholipids and the presence of cholesterol in the membrane.
Fatty acids tails of phospholipids can be either saturated or unsaturated. Saturated fatty acids have single bonds between the hydrocarbon backbone and are saturated with the maximum number of hydrogens. These saturated tails are straight and can, therefore, pack together tightly. In contrast, unsaturated fatty acid tails contain double bonds between carbon atoms, giving them a kinked shape and preventing tight packing. Increasing the relative proportion of phospholipids with unsaturated tails results in a more fluid membrane. Organisms like bacteria and yeasts that experience environmental temperature fluctuations are able to adjust the fatty acid content of their membranes to maintain a relatively constant fluidity.
In cell membranes, cholesterol is able to interact with heads of phospholipids, partly immobilizing the proximal part of the hydrocarbon chain. This interaction decreases the ability of polar molecules to cross the membrane. Cholesterol also prevents the phospholipids from packing together tightly, thereby preventing the likelihood of membrane freezing. Likewise, cholesterol acts as a structural buffer when temperatures get to warm, limiting excessive fluidity.
Cholesterol is also proposed to have a role in the organization of membrane lipids and proteins into functional groups called lipid rafts. These groups of proteins, phospholipids, and cholesterol are thought to compartmentalize regions of the membrane, positioning molecules with similar roles in close proximity to one another. However, the specific structure and function of these membrane patches are unclear and an active area of research.
Les membranes cellulaires sont composées de phospholipides, de protéines et de glucides vaguement attachés les uns aux autres par des interactions chimiques. Les molécules sont généralement capables de se déplacer dans le plan de la membrane, donnant à la membrane sa nature flexible appelée fluidité. Deux autres caractéristiques de la membrane contribuent à la fluidité de la membrane : la structure chimique des phospholipides et la présence de cholestérol dans la membrane.
Les acides gras queues de phospholipides peuvent être soit saturés ou insaturés. Les acides gras saturés ont des liens uniques entre l’épine dorsale des hydrocarbures et sont saturés du nombre maximal d’hydrogènes. Ces queues saturées sont droites et peuvent donc s’emballer étroitement. En revanche, les queues d’acides gras insaturés contiennent des liaisons doubles entre les atomes de carbone, leur donnant une forme tordue et empêchant l’emballage serré. L’augmentation de la proportion relative de phospholipides avec des queues insaturées entraîne une membrane plus fluide. Les organismes comme les bactéries et les levures qui subissent des fluctuations de température environnementale sont capables d’ajuster la teneur en acides gras de leurs membranes pour maintenir une fluidité relativement constante.
Dans les membranes cellulaires, le cholestérol est capable d’interagir avec les têtes de phospholipides, immobilisant partiellement la partie proximale de la chaîne d’hydrocarbures. Cette interaction diminue la capacité des molécules polaires à traverser la membrane. Le cholestérol empêche également les phospholipides de s’emballer étroitement, empêchant ainsi la probabilité de congélation de membrane. De même, le cholestérol agit comme un tampon structurel lorsque les températures se réchauffent, limitant la fluidité excessive.
Le cholestérol est également proposé pour avoir un rôle dans l’organisation des lipides et des protéines membranaires dans les groupes fonctionnels appelés radeaux lipidiques. Ces groupes de protéines, de phospholipides et de cholestérol sont censés compartimenter les régions de la membrane, positionnant des molécules ayant des rôles similaires à proximité les unes des autres. Cependant, la structure et la fonction spécifiques de ces plaques membranaires ne sont pas claires et constituent un domaine de recherche actif.
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