Av Dr. David Warmflash • Uppdaterad 30 augusti 2022
Cellmembranet fungerar som en selektiv barriär som isolerar den intracellulära miljön från den omgivande vattenvärlden. Livet utvecklades i vatten, så celler behövde en mekanism för att separera sina hydrofila inre från de hydrofoba komponenterna som utgör membranet. Denna nödvändighet gav upphov till lipiddubbelskiktet, en struktur som både skyddar och reglerar flödet av molekyler.
Stora molekyler som nästan helt består av kol och väte - som fetter, oljor och vaxer - är opolära eller hydrofoba. I vatten tenderar de att klunga ihop sig och bilda oljiga droppar. Däremot bär molekyler som innehåller syre, kväve eller fosfor distinkta positiva och negativa laddningar, vilket gör dem polära. Eftersom vattnet i sig är polärt löses dessa molekyler lätt upp, vilket ger dem etiketten "hydrofila" eller "vattenälskande".
Fosfolipider är amfifila, vilket betyder att de har både hydrofoba och hydrofila regioner. Deras ryggrad är glycerol, en trekolskedja som fäster fettsyrasvansar via esterbindningar. När en fosfatgrupp fäster till det tredje kolet blir molekylen en fosfolipid. Fosfatet är vanligtvis kopplat till en mycket polär huvudgrupp – som kolin i fosfatidylkolin – medan de två fettsyrasvansarna förblir hydrofoba.
Alla fosfolipider delar den hydrofoba svansen och det polära huvudet, men de skiljer sig åt i fettsyrakedjelängd och huvudgruppskemi. Till exempel innehåller fosfatidylkolin ett kolinhuvud, medan fosfatidyletanolamin bär en etanolamingrupp. Dessa variationer påverkar membranfluiditet, krökning och proteininteraktioner.
I eukaryota celler samlas fosfolipider i cytoplasman intill det endoplasmatiska retikulumet (ER). ER-bundna enzymer katalyserar tillsatsen av fettsyror till glycerolryggraden och bildar vesiklar som knoppar av och smälter samman med plasmamembranet och därigenom avsätter nya fosfolipider och expanderar membranytan.
När fosfolipidkoncentrationen är låg, aggregerar molekylerna till miceller - en sfär med hydrofila huvuden vända utåt mot vatten och hydrofoba svansar inåt. När koncentrationen stiger, omorienterar fosfolipiderna till ett dubbelskikt:två broschyrer av fosfolipider, var och en med hydrofila huvuden utåt och hydrofoba svansar vända mot varandra i membrankärnan. Detta arrangemang skapar tre funktionella lager – yttre huvudlager, inre svanskärna och inre huvudlager – därav termen "trilaminärt."
Den trilaminära modellen är grundläggande för att förstå hur celler upprätthåller homeostas, reglerar transport och signalerar internt och externt.
