Co to są lipidy błonowe?
Lipidy błonowe są integralne dla aktywnego transportu przez błonę, wielu rodzajów aktywności enzymów i tworzenia błony. Lipidy to grupa związków, które zawierają tłuszcze i oleje i są nierozpuszczalne w wodzie, ale rozpuszczalne w alkoholu. Innymi słowy, lipidy nie rozpuszczają się w wodzie, co wyraźnie widać po dodaniu oleju do wody - mieszają się, ale pozostają osobne. Istnieje wiele różnych rodzajów lipidów, ale głównymi klasami lipidów błonowych są fosfolipidy, glikolipidy, sfingolipidy i cholesterol.
Lipidy są amfipatyczne, ponieważ każda cząsteczka ma dwa odrębne obszary o różnym powinowactwie do wody i oleju. Hydrofilowy obszar cząsteczki jest polarny, więc przyciąga ją woda. Region hydrofobowy nie jest polarny i nie rozpuszcza się w wodzie. To właśnie ta charakterystyczna cecha lipidów powoduje budowę żywych błon. Po utworzeniu błony lipidy błony układają się w dwuwarstwę. Dwuwarstwę tworzą dwa arkusze lipidów membranowych, których hydrofilowe główki są skierowane, a hydrofobowe ogony na środku dwuwarstwowej membrany.
Wszystkie błony w żywych organizmach, zarówno wokół komórek, jak i wewnątrz nich, składają się głównie z lipidów i białek. Lipidy błonowe są najbardziej dominującymi cząsteczkami w błonie. Niektóre białka są rozproszone w całej warstwie lipidowej, podczas gdy inne są przyłączone do jej powierzchni.
Większość lipidów błonowych powstaje z glicerolu łączącego się z trzema łańcuchami kwasów tłuszczowych poprzez wiązanie kowalencyjne. Powstałe cząsteczki nazywane są glicerydami. Sfingolipidy są wyjątkiem od tej reguły, ponieważ powstają, gdy sfingozyna kowalencyjnie wiąże się z łańcuchami kwasów tłuszczowych zamiast glicerolu. Wiązanie kowalencyjne ma miejsce, gdy przeciwnie naładowane atomy dzielą pary elektronów.
Fosfolipidy są najczęstszymi lipidami błonowymi. Powstają, gdy grupa fosforanowa zawierająca fosfor jest związana z diglicerydem i inną prostą cząsteczką organiczną. Digliceryd składa się z dwóch cząsteczek glicerydu. W fosfolipidzie głowa zawierająca grupę fosforanową jest polarna, więc przyciąga ją woda. Długie łańcuchy węglowodorowe kwasów tłuszczowych są hydrofobowe i pozostają na środku dwuwarstwowej membrany.
Glikolipidy powstają, gdy łańcuch węglowodanowy przyłącza się do fosfolipidu. Łańcuch węglowodanów znajduje się na zewnętrznej warstwie dwuwarstwowej membrany. W ten sposób łańcuch węglowodanowy działa jako marker umożliwiający rozpoznanie komórkowe. Glikolipidy dostarczają również energię, która jest magazynowana w łańcuchu węglowodanowym. Wreszcie glikolipidy pomagają ustabilizować błonę i zapewniają miejsce do przyłączania się do innych komórek lub tkanek.
Gdy cholesterol jest obecny w błonie, słabo wiąże się z fosfolipidami po obu jej stronach. Wiążąc się z sąsiadującymi fosfolipidami, cholesterol je stabilizuje, a z kolei stabilizuje całą błonę. Przy większych ilościach cholesterolu błona staje się mniej płynna lub może się swobodnie poruszać, a bardziej mechanicznie mocniejsza. Ilość cholesterolu znajdowanego w błonach różni się w zależności od typu komórek. Rośliny nie zawierają cholesterolu, więc polegaj na ścianie komórkowej, aby zapewnić stabilność komórek.
Wreszcie sfingolipidy znajdują się głównie w zewnętrznej warstwie dwuwarstwy. Istnieje bardzo nierównomierny rozkład tego typu lipidów w dwuwarstwach. Sfingolipidy tworzą tratwy lipidowe, które są ważne w sygnalizacji komórkowej i rozpoznawaniu. Cholesterol czasami znajduje się obok sfingolipidów lub w ich pobliżu, aby ustabilizować błonę komórkową wokół nich.