Concetti Chiave
- La membrana cellulare separa il citoplasma dall'ambiente esterno e controlla il trasporto di molecole dentro e fuori dalla cellula.
- È composta da fosfolipidi che formano un doppio strato, con teste idrofile esposte all'acqua e code idrofobe verso l'interno.
- La struttura a doppio strato fosfolipidico conferisce permeabilità selettiva, permettendo il passaggio di molecole apolari ma non di ioni e molecole polari.
- La membrana è definita "mosaico fluido" per il movimento delle proteine e dei fosfolipidi, mentre gli steroli come il colesterolo mantengono la fluidità.
- Proteine di membrana svolgono funzioni chiave: trasporto, reazioni chimiche, riconoscimento cellulare, adesione e ricezione di segnali esterni.
Indice
Funzioni della membrana cellulare
La membrana cellulare è una caratteristica che accomuna tutte le cellule: separa il citoplasma dall'ambiente extracellulare, trasporta alcune molecole dentro e fuori dalla cellula, riceve gli stimoli esterni e risponde a essi. Nelle cellule eucariotiche, le membrane interne delimitano gli organuli.
Composizione dei fosfolipidi
La membrana cellulare è composta da molecole organiche chiamate fosfolipidi.
Nei fosfolipidi una molecola di glicerolo è legata a due acidi grassi e a un gruppo fosfato, che presenta una carica elettrica negativa ed è legato a sua volta ad altre molecole. Questa struttura chimica è responsabile del peculiare comportamento dei fosfolipidi in ambiente acquoso. Il gruppo fosfato (la "testa" della molecola), con i suoi legami covalenti polari, è attratto dalle molecole d'acqua, cioè idrofilo. Le due "code", composte da acidi grassi, sono idrofobe. In ambiente acquoso, le molecole di fosfolipidi si organizzano spontaneamente nella disposizione più efficiente dal punto di vista energetico: un doppio strato fosfolipidico.Struttura del doppio strato
In questa struttura a tramezzino, le superfici idrofile (il pane) rimangono esposte all'ambiente acquoso, dentro e fuori dalla cellula; le code idrofobe (il companatico) si dispongono verso l'interno. A differenza di un tramezzino, però, il doppio strato fosfolipidico si dispone a formare una sfera tridimensionale, e non una superficie piana.
Permeabilità e composizione della membrana
Grazie al doppio strato fosfolipidico, le membrane biologiche hanno
una permeabilità selettiva: lo strato interno idrofobo impedisce a ioni e molecole polari di attraversare liberamente la membrana, ma lascia libero accesso ai lipidi e a piccole molecole apolari come O, e CO,.) Oltre che da fosfolipidi, la membrana cellulare è costituita da steroli, proteine e altre molecole. La membrana cellulare è spesso definita mosaico fluido, perché molte delle proteine e dei fosfolipidi che la compongono sono liberi di muoversi lungo il doppio strato.
Ruolo delle proteine di membrana
Gli steroli, incluso il colesterolo contenuto nelle cellule animali, mantengono la fluidità della membrana. Mentre i fosfolipidi e gli steroli conferiscono struttura e fluidità alla membrana, le proteine sono particolarmente importanti per la sua funzione. Alcune attraversano il doppio strato fosfolipidico, mentre altre si affacciano su uno dei due lati della membrana. Le proteine di membrana svolgono molte funzioni diverse.
• Proteine di trasporto: inserite nel doppio strato fosfolipidico, creano canali che consentono la diffusione attraverso la membrana di molecole idrosolubili e ioni.
• Enzimi: facilitano le reazioni chimiche che altrimenti procederebbe troppo lentamente. Gli enzimi non sono associati solo alle membrane cellulari.
• Proteine di riconoscimento: sono molecole di carboidrati legati a proteine che aiutano il corpo a identificare le proprie cellule.
• Proteine di adesione legano le cellule le une alle altre.
• Recettori: si legano a molecole presenti all'esterno delle cellule e danno il via a reazioni chimiche all'interno della cellula.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale della membrana cellulare?
- Come si organizzano i fosfolipidi in ambiente acquoso?
- Qual è il ruolo degli steroli nella membrana cellulare?
- Quali sono alcune delle funzioni delle proteine di membrana?
La membrana cellulare separa il citoplasma dall'ambiente extracellulare, trasporta molecole dentro e fuori dalla cellula, riceve stimoli esterni e risponde a essi.
I fosfolipidi si organizzano in un doppio strato fosfolipidico, con le teste idrofile esposte all'ambiente acquoso e le code idrofobe rivolte verso l'interno.
Gli steroli, come il colesterolo, mantengono la fluidità della membrana cellulare.
Le proteine di membrana possono creare canali per la diffusione di molecole idrosolubili e ioni, facilitare reazioni chimiche, aiutare nel riconoscimento cellulare, legare le cellule tra loro e attivare reazioni chimiche legandosi a molecole esterne.
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