Wat zijn membraanlipiden?
Membraanlipiden zijn integraal voor actief transport over het membraan, vele soorten enzymactiviteit en membraanvorming. Lipiden zijn een groep verbindingen die vetten en oliën bevatten en onoplosbaar zijn in water, maar oplosbaar in alcohol. Met andere woorden, lipiden lossen niet op in water, wat duidelijk te zien is wanneer je olie aan water toevoegt - ze mengen zich, maar blijven gescheiden. Er zijn veel verschillende soorten lipiden, maar de belangrijkste klassen van membraanlipiden zijn fosfolipiden, glycolipiden, sfingolipiden en cholesterol.
Lipiden zijn amfipatisch omdat elk molecuul twee verschillende gebieden heeft met verschillende affiniteiten voor water en olie. Het hydrofiele gebied van het molecuul is polair, dus het wordt aangetrokken door water. Het hydrofobe gebied is niet polair en zal niet in water oplossen. Het is dit onderscheidende kenmerk van lipiden dat de structuur van levende membranen veroorzaakt. Wanneer een membraan wordt gevormd, schikken de membraanlipiden zich in een dubbellaag. Een bilaag bestaat uit twee vellen membraanlipiden met hun hydrofiele koppen naar voren en hydrofobe staarten in het midden van de membraanbilaag.
Alle membranen in levende organismen, zowel rond de cellen als in hen, bestaan meestal uit lipiden en eiwitten. De membraanlipiden zijn de meest voorkomende moleculen in het membraan. Sommige eiwitten zijn verspreid over de lipidenlaag, terwijl andere aan het oppervlak zijn bevestigd.
De meeste membraanlipiden worden gevormd uit glycerol die aan drie vetzuurketens koppelen via covalente binding. De resulterende moleculen worden glyceriden genoemd. Sfingolipiden vormen de uitzondering op deze regel omdat ze worden gevormd wanneer sfingosine covalent bindt aan de vetzuurketens in plaats van de glycerol. Covalente binding vindt plaats wanneer tegengesteld geladen atomen elektronenparen delen.
Fosfolipiden zijn de meest voorkomende membraanlipiden. Ze worden gevormd wanneer een fosfaatgroep, die fosfor bevat, is gebonden aan een diglyceride en een ander eenvoudig organisch molecuul. Een diglyceride bestaat uit twee glyceride moleculen. In een fosfolipide is de kop die de fosfaatgroep bevat polair, dus wordt deze aangetrokken door water. De lange koolwaterstofketens van de vetzuren zijn hydrofoob en blijven in het midden van de membraan-dubbellaag.
Glycolipiden worden gevormd wanneer een koolhydraatketen zich hecht aan een fosfolipide. De koolhydraatketen bevindt zich op de buitenlaag van de membraan-dubbellaag. Op deze manier fungeert de koolhydraatketen als een marker om cellulaire herkenning mogelijk te maken. Ook leveren glycolipiden energie, die wordt opgeslagen in de koolhydraatketen. Ten slotte helpen glycolipiden het membraan te stabiliseren en bieden ze een plaats voor hechting aan andere cellen of weefsels.
Wanneer cholesterol in een membraan aanwezig is, bindt het zwak met fosfolipiden aan weerszijden ervan. Door zich te binden aan de aangrenzende fosfolipiden, stabiliseert de cholesterol deze en stabiliseert op zijn beurt het gehele membraan. Met grotere hoeveelheden cholesterol wordt het membraan minder vloeibaar of kan het vrijer bewegen en mechanischer sterker. De hoeveelheid cholesterol in membranen varieert afhankelijk van het celtype. Planten bevatten geen cholesterol, dus vertrouw op de celwand voor de stabiliteit van hun cellen.
Ten slotte worden sfingolipiden meestal in de buitenste laag van de dubbellaag gevonden. Er is een zeer ongelijke verdeling van dit type lipide over de dubbellaag. Sfingolipiden vormen lipide-vlotten, die belangrijk zijn bij het signaleren en herkennen van cellen. Cholesterol wordt soms gevonden naast of in de buurt van de sfingolipiden om het celmembraan rondom hen te stabiliseren.