La membrana citoplasmatica: struttura

La struttura generale delle membrane biologiche è un doppio strato fosfolipidico. Dal momento che i fosfolipidi in soluzione acquosa si aggregano, essi tendono a formare spontaneamente strutture a doppio strato, con gli acidi grassi rivolti all'interno a costituire un ambiente idrofobico mentre le porzioni idrofiliche rimangono esposte verso il mezzo esterno acquoso. 

Lo strato fosfolipidico può essere separato, per studiare la localizzazione delle proteine di membrana e per osservare sottili sezioni, mediante esperimenti di criodecapaggio. In questo modo essa appare composta da due linee chiare separata sa un'area piuttosto scura. Questa membrana unitaria, così chiamata perché ogni strato fosfolipidico forma metà dell'”unità”, consiste di un doppio strato fosfolipidico, nel quale sono immerse molecole proteiche. Le principali proteine della membrana cellulare hanno in genere superfici esterne altamente idrofobiche nella zona di attraversamento della membrana e superfici idrofiliche a contatto con l'ambiente e il citoplasma. 

La struttura generale della membrana citoplasmatica è stabilizzata da legami idrogeno e da interazioni idrofobiche. Inoltre, cationi quali Mg2+ e Ca2+ contribuiscono a stabilizzarla grazie a interazioni ioniche con le cariche negative dei fosfolipidi. Molte proteine della membrana sono localizzate al suo interno e vengono perciò chiamate proteine integrali di membrana. Altre proteine, possono essere strettamente associate alla superficie della membrana citoplasmatica e di fatto funzionare come proteine legate alla membrana e interagiscono con le proteine integrali di membrana in importanti processi cellulari, come il metabolismo energetico. Alcune di queste proteine associate alla membrana sono lipoproteine e contengono all'estremità amminoterminale una coda lipidica che  àncora la proteina di membrana stessa. La membrana citoplasmatica, in realtà, è una struttura piuttosto fluida, in cui i fosfolipidi e le proteine hanno un'elevata libertà di movimento. Esse possono essere quindi immaginate come un mosaico fluido, nel quale proteine globulari, orientate in modo specifico, si estendono attraverso uno strato fosfolipidico, altamente mobile, ma ordinato. Bisogna dire, inoltre, che una delle principali differenze nella composizione chimica tra cellule eucariotiche e procariotiche è il fatto che le prime possiedono nelle loro membrane steroli, assenti invece nelle membrane di quasi tutti i procarioti (i batteri metanotrofi e i micoplasmi sono le eccezioni di maggior rilievo. La presenza di queste molecole nella membrana contribuisce a stabilizzare la struttura e a renderla meno flessibile. 

Molecole simili agli steroli chiamate opanoidi sono presenti nella membrana citoplasmatica di numerosi batteri e possono svolgere una funzione simile a quella degli steroli nelle cellule degli eucarioti. Il diploptene, un opanoide a 30 atomi di carbonio, è quello più diffuso in natura. A tutt'oggi gli opanoidi non sono stati trovati negli Archea.