1. Relatore: Candidato:
Ch.ma Prof. Renna Maria
Concilio Simona matr.: 174/000321
Analisi della composizione di
membrane cellulari
UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI SALERNO
Facoltà di Farmacia
Anno Accademico 2011/2012

2. Obiettivi:
Analizzare le proprietà fisico-chimiche dei lipidi;
Analizzare le composizioni lipidiche di alcune membrane;
Descrivere le tecniche sperimentali maggiormente utilizzate
per l’analisi dei lipidi;
Descrivere il concetto di terapia lipidica.

3. CLASSIFICAZIONE DEI LIPIDI
I lipidi sono composti solubili in solventi organici e
possono essere classificati in otto categorie:
Steroidi
Prenoli
Saccarolipidi
Polichetidi
Acidi grassi
Glicerolipidi
Glicerofosfolipidi
Sfingolipidi
(Fahy, E., et al., A comprehensive classification system for lipids. Journal of lipid research, 2005. 46: p. 839-861).

4. GLICEROFOSFOLIPIDI
• Il glicerolo è esterificato con due acidi grassi e un gruppo
fosfato;
• Il gruppo fosfato a sua volta può essere esterificato con
un altro alcool.

6. POLIMORFISMO LIPIDICO

7. TRANSIZIONE DI FASE
LUNGHEZZA DELLE
CATENE ACILICHE
INSATURAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI
COLESTEROLO

8. MODELLO A MOSAICO FLUIDO
DI SINGER E NICOLSON

9. LIPID RAFTS

10. ASIMMETRIA DELLA MEMBRANA
• La distribuzione dei fosfolipidi nei due strati della
membrana è asimmetrica: alcuni tipi di fosfolipidi sono
presenti soltanto in uno dei due strati o sono più
abbondanti in uno strato e meno nell’altro.
• Il colesterolo si ritiene sia distribuito in modo quasi
uguale nei due monostrati.
(After Rothman and Lenard, 1977. Science 194:1744)

11. Composizione lipidica del tessuto cerebrale
MEMBRANA COMPOSIZIONE LIPIDICA
Corteccia
frontale
Materia
bianca
SM*
42:2
PE*
34:1 40:6
PC*
34:1 36:1
Materia
grigia
PC
30:0 32:0 38:6
Ippocampo Materia
bianca
SM
42:2
PE
34:1 40:4
PC PG*
36:0 36:1
Materia grigia PC
30:0 32:0
*SM= SFINGOMIELINA *PE= FOSFATIDILETANOLAMMINA *PC= FOSFATIDILCOLINA *PG= FOSFATIDILGLICEROLO
La composizione lipidica della mielina è molto simile a quella della materia
bianca.
(Veloso, A., et al., Distribution of lipids in human brain. Springer-Verlag, 2011)

12. Composizione lipidica della membrana
nucleare del fegato di ratto
Il foglietto esterno ha una composizione lipidica simile a quella dell’ER.
Il foglietto interno è costituito da:
• PC = 60%
• PE= 18,3%
• PS= 13,8%
• SM= 2,5%
• Cardiolipina e lisofosfatidilcolina= 1,4%
Contenuto di fosfatidilcolina:
Membrana nucleare > ER > Apparato di Golgi > Membrana plasmatica
Contenuto di sfingolipidi e lisofosfatidilcolina:
Membrana plasmatica > Apparato di Golgi > ER > Membrana nucleare
Contenuto di fosfatidiletanolammina e fosfatidilserina:
E’ simile in tutte e quattro le membrane.
(Khandwala, A.S. and C.B. Kasper, The fatty acid composition of individual phospholipids from rat liver nuclear
membrane and nuclei. The journal of biological chemistry 1971. 246: p. 6242-6246).
(Kleinig, H., Nuclear membranes from mammalian liver The journal of cell biology 1970. 46: p. 396-402).

13. Composizione lipidica di alcune membrane (in %)
Membrane PC PE PS PI SM CL GL CHOL
Eritrociti 20 18 7 3 18 _ 3 20
Fegato di ratto 18 12 7 3 12 _ 8 19
ER 48 19 4 8 5 _ Tracce 6
Golgi 25 9 3 5 7 _ 0 8
Lisosomi 23 13 6 23 ≈ 5 14
Membrana
nucleare
44 17 4 6 3 1 Tracce 10
Mitocondri 38 29 0 3 0 14 Tracce 3
Neuroni 48 21 5 7 4 _ 3 11
Mielina 11 17 9 1 8 _ 20 28
(Sackmann, E. and R. Lipowsky, Biological membranes architecture and function. Elsevier Science B V ed. Vol. 1. 1995).

14. Composizione lipidica degli
archeobatteri
• I legami estere che negli eucarioti uniscono gli acidi grassi al
glicerolo sono sostituiti da legami etere.
• Le catene laterali (R) degli eucarioti sono costituite da acidi grassi,
mentre negli Archea gli acidi grassi sono sostituiti da derivati
dell’isoprene.
Isoprene, elemento fondamentale
delle catene laterali (R) dei lipidi
degli archea.
Legame etere
negli archea.
Legame estere
negli eucarioti

15. • a) Dieteri del glicerolo
• b) Tetraeteri del glicerolo
• In entrambi i casi gli idrocarburi fitanil (C20) e difitanil (C40) sono
legati al glicerolo attraverso legami etere.

16. Tecniche sperimentali di estrazione
lipidica
• Estrazione con solvente (Folch et al. 1957,
Bligh & Dyer 1959)
• Cromatografia (TLC, GC, HPLC);
• Spettrometria (MALDI, ESI-MS).
(Watson, A.D., Lipidomics: a global approach to lipid analysis in biological systems. Journal of lipid research, 2006. 47: p. 2101-
2111).

17. Lipidi di membrana come bersagli
terapeutici
I derivati dell’idrossilammina:
• fluidificano e stabilizzano le membrane;
• sono co-induttori delle Hsp;
• Interagiscono specificamente con i lipidi con carica negativa;
• Bimoclomol impedisce le transizioni di fase da bilayer a non bilayer.

18. CONCLUSIONI
La composizione lipidica della membrana risulta essere
alterata in vari disturbi patologici, quali ipertensione,
aterosclerosi, diabete ecc.
Il nuovo approccio della terapia lipidica può regolare la
composizione lipidica delle membrane, invertendo lo
stato patologico.
Lo sviluppo di molecole con attività farmacologica
suggerisce che questo approccio possa essere utilizzato
in futuro per il trattamento di varie patologie.

19. Grazie per l’attenzione!

20. 1: acido grasso saturo: acido palmitico 16:0
Struttura dei lipidi rappresentativi per ogni categoria
2: glicerolipidi:1-esadecanoil-2-(9z)-ottadecenoil)-sn-glicerolo
3: sfingolipidi: sfingomielina
5: steoidi: colesterolo.
4: prenoli: farnesolo.
7: polichetidi: Aflatossina B1
6: saccarolipidi: UDP-3-O-(3R-idrossi-tetradecanoil)-
-α-D-N-acetilglucosammina.