Concetti Chiave
- La membrana plasmatica delle cellule è costituita da un doppio strato lipidico, che include fosfolipidi e colesterolo, indispensabile per la fluidità e plasticità della membrana.
- La membrana plasmatica regola il passaggio di molecole tra l'interno e l'esterno della cellula, consentendo l'ingresso di nutrienti e segnali chimici essenziali.
- Le molecole segnale, come ormoni e neurotrasmettitori, attivano processi intracellulari che portano a risposte cellulari specifiche, con i farmaci che possono influenzare questi processi.
- Esistono diverse forme di comunicazione intercellulare: endocrina, paracrina, neuronale e autocrina, ognuna con meccanismi e distanze d'azione specifiche.
- La comunicazione autocrina permette alla cellula di autoregolarsi, prevenendo l'iperstimolazione attraverso un sistema di feedback negativo.
Indice
Struttura delle cellule
Le cellule sono delimitate da una membrana plasmatica, contengono citosol e una serie di organelli, anch’essi delimitati da una membrana: nucleo, lisosoma, mitocondri, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, vescicole…
Composizione delle membrane biologiche
Le membrane biologiche sono composte da un doppio strato lipidico (fosfolipidi = esteri di acidi grassi con gruppi fosfato. Presentano una testa carica volta verso la superficie e catene grasse che si fronteggiano verso l’interno), con spessore di 5 nm, al cui interno si trovano delle molecole proteiche e altre sostanze, come il colesterolo, che “nuotano” all’interno del doppio strato. Il colesterolo conferisce le caratteristiche di plasticità e fluidità alla membrana, ed è per questo indispensabile.
Funzione della membrana plasmatica
La membrana plasmatica è deputata alla regolazione dei passaggi di molecole, percepite come segnali, tra l’interno e l’esterno della cellula. Il meccanismo tramite il quale la membrana opera questo filtro è di tipo chimico: le molecole che dal punto di vista chimico-fisico riescono a passare attraverso lo strato lipofilo dei fosfolipidi possono entrare nella cellula, mentre le molecole molto cariche e/o polari “preferiscono” rimanere nello spazio acquoso dell’ambiente extracellulare (o intracellulare) e non attraversano la membrana.
Le molecole che generalmente entrano o escono dalla cellula sono:
- Molecole nutritive = entrano facilmente nella cellula
- Prodotti metabolici di scarto = escono dalla cellula
I componenti intracellulare (organelli, citosol) non devono fuoriuscire dalla cellula e le molecole indesiderabili, compresi i microrganismi, non vi devono entrare. Siccome i farmaci vengono generalmente riconosciute come molecole ignote dalla cellula, il problema di far attraversare dal farmaco la membrana cellulare è un problema di grande rilevanza.
Regolazione dello scambio di sostanze
I motivi per cui la cellula deve regolare lo scambio di sostanze con l’esterno sono essenzialmente due:
1. Favorire l’entrata di zuccheri, amminoacidi, grassi e altri nutrienti
2. Favorire l’entrata di molecole segnale/ormoni per ricevere segnali che raggiungono il nucleo.
Le molecole che possono attivare un segnale all'interno della cellula possono essere: antigeni, molecole del sistema immunitario, neurotrasmettitori, fattori di crescita, ormoni steroidei, ormoni sessuali, glucocorticoidi, stimoli meccanici, stimoli luminosi, stimoli termici…
Il segnale arriva dall’esterno della cellula (generalmente), riconosce una proteina trasmembranale (GPCR, recettore ionotropico…), si verificano poi degli eventi intracellulari (attivazione di enzimi, passaggio di ioni…), successivamente si ha l'attivazione/inibizione di fattori di trascrizione o di proteine del citoscheletro… ecc. --> risposta cellulare.
I farmaci possono interagire a ciascuno di questi livelli: primo step di riconoscimento della molecola segnale con il recettore, bloccare il segnale a livello delle proteine intracellulari o delle proteine bersaglio.
1. Endocrina : un ormone viene secreto da un organo/ghiandola, entra nel circolo sanguigno e raggiunge un organo bersaglio lontano della ghiandola/organo che l’ha secreto.
2. Paracrina : la molecola segnale viene secreta da una certa tipologia cellulare e agisce su una cellula fisicamente vicina a quella che l’ha secreta.
3. Neuronale : avviene a livello del sistema nervoso centrale quando il neurone pre-sinaptico interagisce con il neurone post-sinaptico. È una tipologia di comunicazione paracrina.
4. Autocrina : la cellula secerne una molecola segnale che agisce su un recettore posto sulla cellula stessa che l’ha secreto. Questo meccanismo fornisce la regolazione a feedback negativo dell’attività cellulare = sistema modulatore, ad esempio per impedire la over-stimolazione di una cellula.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo della membrana plasmatica nelle cellule?
- Quali sono le principali molecole segnale che possono attivare un segnale all'interno della cellula?
- Come avviene la comunicazione endocrina tra le cellule?
- In che modo i farmaci possono influenzare la comunicazione cellulare?
- Qual è la differenza tra comunicazione paracrina e autocrina?
La membrana plasmatica regola il passaggio di molecole tra l'interno e l'esterno della cellula, permettendo l'entrata di nutrienti e segnali e l'uscita di prodotti di scarto, mantenendo l'integrità cellulare.
Le molecole segnale includono antigeni, molecole del sistema immunitario, neurotrasmettitori, fattori di crescita, ormoni steroidei, ormoni sessuali, glucocorticoidi, e stimoli meccanici, luminosi e termici.
Nella comunicazione endocrina, un ormone viene secreto da un organo o ghiandola, entra nel circolo sanguigno e raggiunge un organo bersaglio lontano dalla ghiandola o organo che l’ha secreto.
I farmaci possono interagire con il riconoscimento della molecola segnale da parte del recettore, bloccare il segnale a livello delle proteine intracellulari o delle proteine bersaglio.
Nella comunicazione paracrina, la molecola segnale agisce su una cellula vicina, mentre nella comunicazione autocrina, la molecola segnale agisce sulla stessa cellula che l’ha secreta, fornendo un feedback negativo per regolare l'attività cellulare.
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