Vloeibaarheid van Membranen

Celmembranen zijn samengesteld uit fosfolipiden, eiwitten en koolhydraten die losjes aan elkaar zijn gebonden door middel van chemische bindingen. Moleculen zijn over het algemeen in staat om in het membraan te bewegen, waardoor het membraan zijn flexibele is en wat ook wel vloeibaarheid wordt genoemd. Twee andere kenmerken van het membraan dragen bij aan de vloeibaarheid van het membraan: de chemische structuur van de fosfolipiden en de aanwezigheid van cholesterol in het membraan.

Vetzuurstaarten van fosfolipiden kunnen zowel verzadigd als onverzadigd zijn. Verzadigde vetzuren hebben enkele bindingen tussen de koolwaterstofketen en zijn verzadigd met het maximale aantal waterstofatomen. Deze verzadigde staarten zijn recht en kunnen daarom stevig in elkaar worden gepakt. Onverzadigde vetzuurstaarten bevatten daarentegen dubbele bindingen tussen koolstofatomen, waardoor ze een knik hebben, waardoor strakke pakking voorkomen wordt. Het verhogen van het relatieve aandeel van fosfolipiden met onverzadigde staarten resulteert in een vloeibaarder membraan. Organismen zoals bacteriën en gisten die te maken hebben met schommelingen in de omgevingstemperatuur zijn in staat om het vetzuurgehalte van hun membranen aan te passen om een relatief constante vloeibaarheid te behouden.

In celmembranen kan cholesterol een interactie aangaan met de koppen van fosfolipiden, waardoor het proximale deel van de koolwaterstofketen gedeeltelijk wordt geïmmobiliseerd. Door deze interactie kunnen polaire moleculen minder goed het membraan passeren. Cholesterol verhindert ook dat de fosfolipiden stevig op elkaar worden gepakt, waardoor de het membraan niet meer kan bevriezen. Cholesterol fungeert als een structurele buffer wanneer de temperatuur te hoog wordt, waardoor overmatige vloeibaarheid wordt beperkt.

Cholesterol zou ook een rol spelen bij de organisatie van membraanlipiden en eiwitten in functionele groepen die lipide-vlotten worden genoemd. Deze groepen eiwitten, fosfolipiden en cholesterol verdelen het membraan in compartimenten, waardoor moleculen met vergelijkbare rollen dicht bij elkaar worden geplaatst. De specifieke structuur en functie van deze membraanclusters zijn onduidelijk en behoren tot een actief onderzoeksgebied.