Caratteristiche lipidiche bilapa, struttura, funzioni

IL Doppio strato lipidico È una membrana laminaria sottile, bimolecolare, di lipidi anfipatici, cioè contengono una porzione idrofobica e un'altra porzione idrofila. Ha una permeabilità molto bassa per gli ioni, nonché per la maggior parte delle molecole solubili in acqua, tuttavia è molto permeabile all'acqua.

In soluzioni acquose, lipidi polari, come il fosfogliceride. In queste strutture, le teste dei lipidi polari, che sono idrofili, sono diretti esternamente per mettersi in contatto con l'acqua, mentre le code (idrofobiche) sono tutte disposte all'estremità opposta.

Diagramma di possibili disposizioni lipidiche sul bordo di un poro attraverso un doppio strato lipidico. Preso e curato da: mdougm [dominio pubblico].

Gli esseri viventi hanno membrane cellulari costituite principalmente da fosfolipidi e glicolipidi che formano un doppio strato lipidico. Questo doppio strato costituisce una barriera di permeabilità che consente di regolare il contenuto interno dei sali ed elettroliti cellulari. Per essere in grado di raggiungere questo obiettivo, hanno strutture chiamate pompe ioniche.

I primi scienziati a proporre il modello di bilap lipidico per le membrane cellulari sono stati i medici ever Gorter e F. Grendel (1925), dell'Università di Leida, in Olanda, un modello confermato nel 1950 attraverso studi di microscopia elettronica.

Esistono diversi usi attuali e potenziali dei bicapas lipidici, ma ad oggi il più riuscito in commercio è stato l'uso di vescicole artificiali (liposomi) in medicina, per la somministrazione di medicinali per i malati di cancro.

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Caratteristiche

I doppi strati lipidici sono strutture laminari, molto sottili e fragili, che presentano alcune caratteristiche biologicamente importanti come:

Permeabilità

Una delle caratteristiche principali del doppio strato lipidico è la sua permeabilità selettiva. In effetti, queste membrane sono molto impermeabili agli ioni e alla maggior parte delle molecole polari, l'acqua è un'eccezione importante, in quanto può facilmente attraversare la membrana.

Un esempio di questa permeabilità selettiva è il sodio e il potassio, i cui ioni attraversano la membrana più di un milione di volte più lenti dell'acqua. D'altra parte, l'indolo, un composto organico eterociclico, attraversa la membrana a una velocità mille volte superiore al triptofano, un'altra molecola simile a questa struttura.

Ancor prima che sia nota la doppia natura della membrana, lo scienziato Charles Overton disse (1901) che i coefficienti di permeabilità delle molecole di dimensioni sono direttamente correlati alla solubilità relativa che presentano nei solventi organici e in acqua.

Asimmetria

Ciascuno degli strati che costituisce la membrana è strutturalmente e funzionalmente diverso dall'altro. Un esempio funzionale di questa asimmetria è la pompa di sodio - potassio. Questa pompa è presente nella membrana plasmatica della stragrande maggioranza delle cellule di organismo superiore.

Na bomba⁺ - K⁺ È orientato in modo tale che espelle Na⁺ All'interno della cellula, mentre introduce i ioni K⁺. Inoltre, questo mezzo di trasporto ha bisogno di energia sotto forma di ATP per l'attivazione e può essere utilizzato solo se si trova all'interno della cellula.

Anche i componenti di ogni strato sono diversi, le proteine ​​della membrana sono sintetizzate e inserite asimmetricamente nel bilay di glucolipidi.

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Nel caso degli eritrociti, ad esempio la sfilingomyeline e le fosfatidilcoline si trovano nello strato esterno della membrana, mentre la fosfatidiletalamina e la fosfatidilserina sono interne. Il colesterolo è costituente, tuttavia, entrambi gli strati.

Una delle cause dell'asimmetria nella distribuzione dei fosfolipidi è che la maggior parte di questi componenti è sintetizzata all'interno della cellula e quindi inizialmente sono inclusi nello strato interno, e quindi alcuni di essi migreranno sullo strato esterno con l'aiuto di alcuni enzimi chiamati Flipasas.

Fluidità

I bilay lipidici non sono strutture rigide, ma al contrario, sono strutture fluide e dinamiche, in cui i lipidi e molte proteine ​​sono moralmente moralmente moralmente moralmente moralmente.

I lipidi si diffondono lateralmente nella membrana a una velocità media di 2 µm al secondo. Lo spostamento laterale delle proteine ​​nei doppi strati, nel frattempo, può variare a seconda del tipo di proteina; Mentre alcuni sono veloci come i lipidi, altri rimangono praticamente immobili.

La diffusione trasversale, chiamata anche flip-flop, d'altra parte, è molto più lenta per i lipidi e non è mai stata osservata nelle proteine.

D'altra parte, la fluidità della membrana può variare a seconda dell'ordine relativo degli acidi grassi lipidici. Quando vengono ordinati tutti gli acidi grassi, Bilay.

Questi cambiamenti possono essere dovuti a variazioni di temperatura; La transizione dallo stato solido a fluido si verifica bruscamente quando la temperatura supera una soglia nota come temperatura di fusione, che dipende dalla lunghezza delle catene di acidi grassi, nonché dal grado di insaturazione.

I lipidi costituenti della membrana sono di natura diversa e quindi possono presentare diverse temperature di fusione. Per questo motivo, a temperature diverse possono coesistere fasi solide e fluide nello stesso doppio strato.

Altre caratteristiche

I doppi strati lipidici, grazie alle interazioni covalenti e alle forze attraenti di van der Waals, hanno la tendenza ad essere estesi, nonché a chiudere in se stessi in modo che non ci siano estremi estremi esposti. Anche la sua capacità di auto -return è caratteristica, perché la mancanza di continuità non è energicamente favorevole alla sua struttura.

Struttura

Esistono diversi modelli per spiegare la struttura del doppio strato lipidico:

Modello di Davson e Danielli

Fu proposto nel 1935 e sostiene che le membrane contengono una fase di idrocarburi continui, fornita dai lipidi costituenti della membrana.

Modello di membrana cellulare di Davson e Danielli. Preso e curato da: Miguelferig [dominio pubblico].

Modello di membrana unitaria

Eretto da j.D. Robertson, questa ipotesi è una modifica del modello Davson e Danielli. Ha ipotizzato che la membrana dell'unità fosse costituita da un doppio strato di lipidi polari misti.

Questi lipidi erano orientati con le catene di idrocarburi verso l'interno, formando uno strato di idrocarburo continuo, mentre le teste idrofile puntavano nella direzione opposta.

Inoltre, questa membrana unitaria era coperta da entrambi i lati da un semplice strato di molecole proteiche disposte estese.

Modello globulare

Noto anche come modello di subunità. Secondo questo modello, le membrane sarebbero costituite da un mosaico di subunità ripetitive di lipoproteine ​​tra 4,0 e 9,0 nm.

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Modello a mosaico fluido

È stato proposto da s.J. Cantante e g.L. Nicholson nel 1972 ed è il modello più accettato. Secondo esso, i fosfolipidi di membrana sono ordinati in doppio strato, formando una matrice di cristalli liquidi.

Le singole molecole lipidiche, secondo questo modello, possono essere liberamente viaggiate.

Le proteine ​​che fanno parte del doppio strato, secondo il modello, devono essere globulari. Inoltre, alcune proteine ​​sarebbero parzialmente incorporate nel doppio strato, mentre altre sarebbero totalmente immerse in questo.

Il grado di penetrazione delle proteine ​​globulari in Bilay.

Composizione

I doppi strati naturali sono principalmente composti da fosfolipidi. Questi sono composti derivati ​​da glicerolo che sono caratterizzati da una testa idrofila e due code idrofobiche.

Quando i fosfolipidi entrano in contatto con l'acqua possono essere organizzati in modi diversi. Il modo più stabile è come il doppio strato con code orientate nell'entroterra e si dirige fuori dal doppio strato.

I glicolipidi fanno anche parte del doppio strato lipidico. Questi composti, come suggeriscono il nome, sono lipidi associati agli zuccheri, derivati ​​nel caso degli animali di un composto noto come sfingocina.

Un altro costituente importante della membrana è il colesterolo, un lipide non sfacciabile. È presente sia nello strato interno che esterno del doppio strato. È più abbondante nella membrana plasmatica che nella membrana degli organelli.

Le membrane hanno anche molti tipi di proteine, che possono essere di due tipi, estrinseci o intrinseci. Le proteine ​​estrinseche o periferiche sono associate ai sindacati lassisti sulla membrana e possono facilmente separarle da esse.

Le proteine ​​intrinseche o integrali sono fortemente associate a Bilay. Rappresentano circa il 70% delle proteine ​​della membrana. Alcuni di loro hanno una funzione di segnali dall'esterno della cella e la sua trasmissione all'interno.

Altre proteine ​​sono associate alla fusione di due diversi doppi strati. Tra questi ci sono quelli che consentono all'Unione degli spermatozoi con l'ovulo durante la fecondazione; anche quelli che consentono ai virus di penetrare nelle cellule ospiti.

Inoltre, le pompe a ioni sono proteine ​​complete che attraversano Bilay.

Funzioni

La principale funzione biologica del bilay lipidico. Senza questa delimitazione fisica tra compartimenti, la vita sarebbe impossibile come la conosciamo.

Questa funzione è così importante che praticamente tutti gli esseri viventi hanno una membrana costituita da un doppio strato lipidico. L'eccezione è rappresentata da alcune specie di archi, in cui la membrana è un monostrato lipidico.

I doppi strati lipidici partecipano alla trasmissione dell'impulso del nervo interneuronale. I neuroni non sono fisicamente collegati tra loro, ma separati da uno spazio breve chiamato Sinapsi. Per salvare questo spazio interneuronale, sono coinvolte le vescicole caricate con neurotrasmettitori.

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Un'altra funzione a doppio strato è quella di fungere da base strutturale o di supporto, a cui alcuni sistemi di trasporto sono stati fortemente uniti e alcuni enzimi.

Organelli con doppio strato lipidico

Nei procarioti, il bilay lipidico.

-Organelli con due doppi strati lipidici

Nucleo

Organello cellulare presente nelle cellule eucariotiche e che contiene la maggior parte del materiale genetico organizzato nei cromosomi.

La membrana nucleare è formata da due bilay lipidici separati da uno spazio chiamato perinucleare. Entrambi gli strati sono chiamati membrana nucleare esterna e interna e sono differenziati dalla sua composizione proteica.

Mitocondri

Organo responsabile della respirazione cellulare, fornita dall'energia necessaria per l'attività cellulare. Presenta una doppia membrana, la formatura del laminario o digitiforme di formazione esterna e piegata liscia.

La funzione di tali pieghe è aumentare la superficie interna, che è il luogo in cui si verificano reazioni metaboliche.

Mitocondri. Preso e curato da: Ladyofhats [CC0].

Cloroplasto

Organello presente nelle piante superiori e in altri organismi eucariotici fotoautotrofi. Presenta due bilay lipidici concentrici separati da uno spazio intermembrano. Lo strato esterno è più poroso degli interni a causa della presenza di proteine ​​chiamate porine.

-Organelli con doppio strato lipidico

A parte la membrana plasmatica, che è stata ampiamente parlata in questo articolo, altri organelli, come il reticolo endoplasmatico, l'apparato del Golgi e i lisosomi hanno un singolo doppio strato lipidico.

Reticolo endoplasmatico (RE)

Membrane di citoplasma associato complesso (ri -arruggato) o no (liscio re) ai ribosomi e che partecipa alla sintesi di lipidi e fosfolipidi (liscio re) o peptidi e proteine), grazie ai ribosomi attaccati alle loro pareti.

Apparato Golgi

Complesso di membrane a parete lisce che partecipano allo stoccaggio, alla modifica e all'imballaggio delle sostanze proteiche.

Lisosomi

Organelli vescicolari contenenti enzimi coinvolti nel degrado dei materiali estranei. Degradono anche componenti cellulari non necessari e persino cellule danneggiate o morte.

Applicazioni

La principale applicazione di bicapas lipidici si trova nel campo della medicina. I liposomi sono strutture vescicolari delimitate dai doppi strati lipidici. Sono formati artificialmente dall'oscillazione sonora di sospensioni acquose di fosfogliceridi.

Se gli ioni o le molecole sono inclusi nella sospensione acquosa, alcuni di questi elementi saranno contenuti all'interno dei liposomi. Sulla base di questi principi, i farmaci sono stati incapsulati in soluzione all'interno dei liposomi.

I liposomi contenti dei farmaci vengono forniti iniettati al paziente. Una volta all'interno viaggiano attraverso il sistema sanguigno, fino a raggiungere il luogo target. Nella destinazione il loro contenuto è rotto e rilasciato.

È stato anche testato l'uso di bilapas lipidici come i biosensori per la diagnosi della malattia; così come per il possibile rilevamento di armi biologiche. Infine, è stato testato con successo per determinare la permeabilità ai farmaci.

Riferimenti

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