I lipidi sono una classe di molecole biologiche estremamente importante per gli organismi viventi, da quelli unicellulari a quelli pluricellulari. Infatti, i fondamentali ruoli che ricoprono queste biomolecole in natura, soltanto per citarne alcuni, vanno dalla costruzione di tutte le membrane biologiche cellulari alla conservazione dell’energia necessaria al corretto funzionamento del metabolismo.
Dal punto di vista chimico, al di là del lipide che si possa prendere in considerazione, queste molecole organiche sono generalmente composte da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno, anche se a questa composizione chimica di base, possono ulteriormente aggiungersi atomi di azoto e fosforo. Così, è quindi la composizione e la struttura chimica di questa classe di biomolecole che fanno sì che i lipidi non siano solubili in acqua. Questa caratteristica proprietà chimico-fisica dei lipidi, ovvero il fatto che queste molecole organiche sono insolubili in solventi polari – come, appunto, l’acqua – prende il nome di apolarità o idrofobicità. Proprio per questo, se aggiungiamo dell’olio (per esempio d’oliva) a dell’acqua le due sostanze tenderanno a separarsi in maniera abbastanza netta.
Non tutti i lipidi sono però totalmente apolari, perché alcuni di questi sono composti da una porzione apolare e un’altra, invece, polare o idrofilica (quindi, solubile in solventi polari). In maggior dettaglio, quando una molecola è costituita da una parte apolare e un’altra polare viene definita anfipatica. Queste molecole organiche, i lipidi anfipatici, sono essenziali in natura perché è proprio grazie a loro se una delle strutture più importanti che compongono la cellula, quindi la vita, che si tratti di una procariote (senza il nucleo) o di una eucariote (con il nucleo), può esistere. Ebbene, la struttura in questione è la membrana cellulare o plasmatica.
Ritornando però di nuovo ai lipidi anfipatici, senza scendere fin troppo nei dettagli, sono tre le classi di queste molecole che la selezione naturale ha reputato le migliori al fine di costruire la membrana cellulare, ovvero: i fosfolipidi, gli sfingolipidi e il colesterolo o i lipidi che derivano da questo. Molto interessante è il fatto che la fosfatidilcolina è il fosfolipide più abbondante della membrana cellulare; mentre la sfingomielina è lo sfingolipide più abbondante; e che il colesterolo, nonostante non goda di una buona reputazione, rappresenta una molecola fondamentale per la fluidità e lo spessore della membrana cellulare. È comunque molto importante specificare che anche le proteine e i carboidrati contribuiscono alla formazione e al funzionamento della membrana cellulare.
Dal punto di vista strutturale, furono i due ricercatori olandesi Evert Gorter e François Grendel nel 1925 a dimostrare, attraverso un famoso esperimento con dei globuli rossi di mammifero, che i lipidi si dispongono in doppio strato nella membrana cellulare. Infatti, quest’ultima è composta da un foglietto rivolto verso l’esterno e uno, invece, rivolto verso l’interno della cellula. Il primo prende il nome di foglietto esoplasmatico o esterno, mentre il secondo viene chiamato foglietto citoplasmatico o interno. In particolare, la parte polare dei lipidi del foglietto esoplasmatico è esposta all’ambiente extracellulare (esterno alla cellula), e quella polare dei lipidi del foglietto citoplasmatico è esposta all’ambiente intracellulare (interno alla cellula). Le parti apolari dei lipidi dei due foglietti sono rivolte verso l’interno della struttura della membrana cellulare.
Questo caratteristico orientamento dei lipidi nella membrana cellulare è dovuto proprio alle loro proprietà chimico-fisiche, essendo appunto molecole anfipatiche, la loro parte polare interagisce con la soluzione acquosa dell’ambiente extracellulare o di quello intracellulare, mentre la loro parte apolare non interagisce con la soluzione acquosa di entrambi gli ambienti.
Fonti:
Colombo R. ed Olmo E. (2007). Biologia della cellula. Edi.Ermes srl
Garrett R. H. and Grisham C. M. (2002). Principles of Biochemistry With a Human Focus. Brooks/Cole/Thomson Learning
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9898/
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