Alle cellen zijn omgeven door een celmembraan dat een barrière vormt tussen de cel en zijn omgeving. Dit membraan wordt vaak de fosfolipide-bilaag genoemd. Zoals je waarschijnlijk al uit de naam kunt opmaken, bestaat een fosfolipide-bilaag uit twee lagen lipiden. De vloeibaarheid van dit membraan moet binnen een bepaald bereik blijven, wil de cel goed kunnen functioneren. Er zijn een aantal factoren die de vloeibaarheid van het membraan helpen beïnvloeden. Voordat we deze factoren bespreken, beginnen we met een kort overzicht van de structuur van de bilaag.
De fosfolipidenbilaag is opgebouwd uit twee lagen lipiden. Elke lipide bevat een hydrofobe (waterafstotende) staart en een hydrofiele (wateraantrekkende) kop. De lipiden vormen een bilaag waarbij de hydrofobe staarten naar de binnenkant van de bilaag zijn gericht en een hydrofoob gebied vormen dat gedeeltelijk bijeen wordt gehouden door intermoleculaire krachten tussen de staarten. De hydrofiele koppen vormen aan weerszijden van de bilaag een hydrofiel gebied dat kan interageren met de waterrijke omgevingen aan weerszijden van de bilaag.
De lengte van de vetzuurstaart
De lengte van de vetzuurstaart is van invloed op de vloeibaarheid van het membraan. Dit komt omdat de intermoleculaire interacties tussen de fosfolipidenstaarten stijfheid aan het membraan toevoegen. Bijgevolg, hoe langer de fosfolipidestaarten, hoe meer interacties tussen de staarten mogelijk zijn en hoe minder vloeibaar het membraan zal zijn.
Temperatuur
Als de temperatuur toeneemt, neemt ook de vloeibaarheid van de fosfolipide bilaag toe. Bij lagere temperaturen hebben de fosfolipiden in de bilaag niet zoveel kinetische energie en clusteren ze dichter bij elkaar, waardoor de intermoleculaire interacties toenemen en de vloeibaarheid van het membraan afneemt. Bij hoge temperaturen treedt het omgekeerde proces op, fosfolipiden hebben genoeg kinetische energie om de intermoleculaire krachten die het membraan bijeenhouden te overwinnen, waardoor de vloeibaarheid van het membraan toeneemt.
Cholesterolgehalte van de bilaag
Cholesterol heeft een wat gecompliceerder verband met de vloeibaarheid van het membraan. Je kunt het zien als een buffer die ervoor zorgt dat de vloeibaarheid van het membraan niet te hoog of te laag wordt bij hoge en lage temperaturen.
Bij lage temperaturen hebben fosfolipiden de neiging om samen te klonteren, maar steroïden in de fosfolipidenbilaag vullen zich op tussen de fosfolipiden, waardoor hun intermoleculaire interacties worden verstoord en de vloeibaarheid toeneemt.
Bij hoge temperaturen staan de fosfolipiden verder uit elkaar. In dit geval heeft cholesterol in het membraan het tegenovergestelde effect en trekt de fosfolipiden naar elkaar toe, waardoor de intermoleculaire krachten toenemen en de vloeibaarheid afneemt.
4. De verzadigingsgraad van vetzurenstaarten
Fosfolipidenstaarten kunnen verzadigd of onverzadigd zijn. De termen verzadigd en onverzadigd verwijzen naar het al dan niet aanwezig zijn van dubbele bindingen tussen de carbons in de vetzuurstaarten. Verzadigde staarten hebben geen dubbele bindingen en hebben als gevolg daarvan rechte, niet-gekoppelde staarten. Onverzadigde staarten hebben wel dubbele bindingen en als gevolg daarvan kromme, geknikte staarten.
Zoals u hierboven kunt zien, zijn de staarten van verzadigde vetzuren zodanig gerangschikt dat de interacties tussen de staarten worden gemaximaliseerd. Deze interacties verminderen de vloeibaarheid van de bilaag. Onverzadigde vetzuren daarentegen hebben meer afstand tussen de staarten en dus minder intermoleculaire interacties en meer vloeibaarheid van het membraan.
In samenvatting!
Wilt u in contact komen met een biologieleraar in Boston, New York, of online?
Wilt u meer lezen van Eden?