Membrana celulara. Structura moleculara si functiile membranelor celulare

Membranele biologice au o structura general identica, de ,,mozaic fluid" lipido-proteic, cu o grosime de 6-10 nm grosime. Este un fluid structural alcatuit din bistrat lipidic penetrat total sau partial de molecule proteiceI intre lipidele si proteinele membranare exista mai ales legaturi necovalente.Dublul strat lipidic ( bistratul lipidic) al membranelor biologice.

Este o componenta fundamentala de 5nm grosime, observabila in microscopie electronica. Are structura fluida, confera membranelor proprietatea de membrana impermeabila pentru moleculele hidrosolubile. Structura de bistrat este atribuabila proprietatilor speciale ale lipidelor membranare, care se asociaza spontan sub forma de bistrat si in conditii artificiale.

Lipidele majore ale membranelor celulare;Lipidele majore ale membranelor celulare reprezinta 50% din greutatea acestora si sunt reprezentate de trei clase majore: fosfolipidele, colesterolul, glicolipidele. Exista 500-1000 de tipuri diferite de lipide in functie gruparile din capul polar, lungimea si gradul de desaturare al acizilor grasi componenti, in care sunt incluse si lipidele minore, de exemplu fosfatidilinozitolul. Bistratul lipidic contine 5x106 molecule lipidice/ μm2.

Clasa fosfolipidelor cuprinde fosfogliceridele si sfingolipidele si reprezinta peste 50% din fosfolipidele membranare. Fosfolipidele au caracter amfipatic deoarece sunt formate dintr-o regiune hidrofila polara sau cap polar si o regiune hidrofoba nepolara sau cozi hidrofobe. Regiunea hidrofoba este formata din doua cozi hidrofobe alcatuite fiecare din cate un acid gras cu 14-24 atomi de carbon, unul fiind acid gras saturat, iar celalalt nesaturat, cu una sau mai multe legaturi duble de tip ,,cis".

Diferentele in lungimea lantului de atomi de carbon ai acizilor grasi si in gradul lor de nesaturare influenteaza impachetarea moleculelor lipidice si fluiditatea bistratului. Prezenta dublelor legaturi de tip ,,cis" introduce un punct de inflexiune in catenele acidului gras nesaturat.Cele mai numeroase fosfolipide membranare sunt fosfogliceridele. Ele sunt formate dintr-un schelet de glicerina, prin esterificarea a doua grupari hidroxil din structura glicerinei cu doi acizi grasi si a celei de-a treia, cu acid fosforic.

Gruparea fosfat la randul ei, leaga diferite tipuri de molecule, formandu-se regiunea cap hidrofila a diferitelor tipuri de fosfogliceride: fosfatidiletanolamine, fosfatidilserina, fosfatidilcolina, fosfatidilgicerol, difosfatidilglicerol (cardiolipina), fosfatidilinozitol. In acidul fosfatidic gruparea fosfat nu este legata la o alta molecula polara.Sfingolipidele contin sfingozina (un aminoalcool) in loc de glicerol.

Sfingozina este formata dintr-un lant lung nesaturat, cu o grupare amino care leaga un acid gras prin legatura amidica, rezultand structura ceramidica si doua grupari hidroxil, dintre care gruparea hidroxil terminala a sfingozinei leaga prin legatura fosfodiesterica gruparea polara. Sfingolipidul major este sfingomielina.

Raportul molecular colesterol:fosfolipide in membranele celulare este de 1:1. Molecula de colesterol se insereaza intre fosfolipidele membranare, orientandu-se cu gruparea hidroxil in vecinatatea capului polar al fosfolipidelor. Inelul steroidic este o structura rigida, plana, care interactioneaza cu lantul hidrocarbonat adiacent capului polar, lasand restul cozilor hidrofobe ale acizilor grasi libere, flexibile.

Colesterolul moduleaza proprietatile bistratului lipidic, intensificand proprietatea de bariera impermeabila fata de moleculele mici solubile in apa, influenteaza fluiditatea membranei, previne interactiunea lanturilor hidrocarbonate ale acizilor grasi din structura lipidelor membranare.