Fosfolipidi e Membrane Biologiche

I trigliceridi sono classificati come lipidi semplici perché sono formati da due soli tipi di composti: glicerolo e acidi grassi. Al contrario, i lipidi complessi contengono almeno un componente aggiuntivo, ad esempio un gruppo fosfato (fosfolipidi) o una porzione di carboidrati (glicolipidi). La figura \(\PageIndex{2}\) raffigura un tipico fosfolipide composto da due acidi grassi legati al glicerolo (un digliceride). Le due catene di carbonio degli acidi grassi possono essere sia sature, sia insature, o una di ciascuna. Invece di un’altra molecola di acido grasso (come per i trigliceridi), la terza posizione di legame sulla molecola di glicerolo è occupata da un gruppo fosfato modificato.

La struttura molecolare dei lipidi determina un comportamento unico in ambienti acquosi. Figura \(\PageIndex{1}\) descrive la struttura di un trigliceride. Poiché tutti e tre i sostituenti sulla spina dorsale del glicerolo sono lunghe catene di idrocarburi, questi composti non sono polari e non sono significativamente attratti dalle molecole d’acqua polari—sono idrofobi. Al contrario, i fosfolipidi come quello mostrato in Figura \ (\PageIndex{2}\) hanno un gruppo fosfato caricato negativamente. Poiché il fosfato è carico, è capace di forte attrazione per le molecole d’acqua e quindi è idrofilo, o “amante dell’acqua.” La parte idrofila del fosfolipide è spesso indicata come una “testa” polare e le lunghe catene di idrocarburi come code “non polari”.”Si dice che una molecola che presenta una porzione idrofobica e una porzione idrofila sia anfipatica. Si noti la designazione ” R ” all’interno della testa idrofila raffigurata nella figura \(\PageIndex{2}\), indicando che un gruppo di teste polari può essere più complesso di una semplice porzione di fosfato. I glicolipidi sono esempi in cui i carboidrati sono legati ai gruppi di testa dei lipidi.

La natura anfipatica dei fosfolipidi consente loro di formare strutture funzionali uniche in ambienti acquosi. Come accennato, le teste polari di queste molecole sono fortemente attratte dalle molecole d’acqua e le code non polari non lo sono. A causa delle loro notevoli lunghezze, queste code sono, infatti, fortemente attratte l’una dall’altra. Di conseguenza, si formano gruppi energeticamente stabili e su larga scala di molecole di fosfolipidi in cui le code idrofobiche si riuniscono all’interno di regioni chiuse, schermate dal contatto con l’acqua dalle teste polari (Figura \(\PageIndex{3}\)). La più semplice di queste strutture sono micelle, assiemi sferici contenenti un interno idrofobo di code fosfolipidiche e una superficie esterna di gruppi di teste polari. Le strutture più grandi e più complesse sono create dai fogli del lipido-doppio strato, o membrane dell’unità, che sono grandi, assemblee bidimensionali della coda riunita dei fosfolipidi alla coda. Le membrane cellulari di quasi tutti gli organismi sono costituite da fogli di doppio strato lipidico, così come le membrane di molti componenti intracellulari. Questi fogli possono anche formare sfere a doppio strato lipidico che sono la base strutturale di vescicole e liposomi, componenti subcellulari che svolgono un ruolo in numerose funzioni fisiologiche.