Citologia - la membrana cellulare

Fosfolipidi e membrana

La membrana plasmatica o plasmalemma

La membrana plasmatica, conosciuta anche come plasmalemma, svolge diverse funzioni cruciali per la cellula:

• Supporto strutturale: Attraverso le proteine di membrana (ancorate al citoscheletro) e le giunzioni cellulari, mantiene la forma della cellula.
• Isolamento fisico: Barriera tra liquido extra ed intra cellulare, a determinate sostanze, mantenendo l'integrità biochimica.
• Filtro selettivo: Permette il passaggio solo a determinate sostanze.
• Superficie di comunicazione: Permette lo scambio di informazioni tra ambiente extra ed intra cellulare e l'interazione fisica con le strutture extracellulari circostanti.
• Superficie catalitica: Dato l'abbondante numero di enzimi ad essa legati (la maggior parte coinvolti nella produzione di messaggeri intracellulari).

La membrana partecipa a funzioni complesse come endocitosi (ingestione di sostanze esterne mediante la formazione di vescicole) o esocitosi (secrezione), adesione e movimento cellulare ameboide (leucociti). La struttura e le funzioni del plasmalemma sono simili a quelle delle membrane intracellulari (es. membrana nucleare).

Curiosità: Negli organismi eucarioti animali è lo strato più esterno; in quelli vegetali è presente, inoltre, una parete cellulare; in quelli procarioti è ricoperta da un rivestimento protettivo (parete batterica).

Struttura

Tutte le membrane, indipendentemente dalla loro origine, contengono lipidi e proteine, con rapporto differente a seconda della tipologia di membrana. Il plasmalemma è formato in massima parte da lipidi (fosfolipidi) e viene definito a doppio strato fosfolipidico asimmetrico (bilayer fosfolipidico), poiché i fosfolipidi si dispongono in un doppio strato con le teste idrofile verso l'ambiente esterno e le code idrofobiche verso l'interno, in contatto tra loro.

La membrana plasmatica presenta una grande fluidità nella sua struttura e viene denominata a mosaico fluido (proprietà fondamentale). Nella componente lipidica si trovano, con importanti funzioni fisiologiche, proteine, glucidi (carboidrati in particolare glicoproteine e glicolipidi) e molecole di colesterolo che la stabilizzano.

Lipidi di membrana

• Fosfolipidi
• Glicolipidi
• Colesterolo

I fosfolipidi

Contengono 4 elementi strutturali: glicerolo, 2 acidi grassi, 1 gruppo di testa. Sono molecole organiche appartenenti al gruppo dei lipidi idrolizzabili (che può essere sottoposto a idrolisi). Sono lipidi che presentano una testa polare idrosolubile (solubile in acqua ma non in solventi apolari) a base di fosfato e due code idrocarburiche apolari non idrosolubili (solubili in solventi apolari ma non in acqua) e per queste caratteristiche vengono definite molecole anfipatiche (contiene un gruppo idrofobo e uno idrofilo).

Le code di ciascun fosfolipide contengono 2 diversi acidi grassi, uno saturo e uno insaturo e sono legate alla testa attraverso uno o più legami cis. I gruppi di testa conferiscono specificità alla struttura dei fosfolipidi (gruppi di testa differenti caratterizzeranno fosfolipidi diversi tra loro con diverse proprietà - esistono diversi tipi di fosfolipidi).

La conformazione e la struttura degli acidi grassi

Influenza la compattezza e la fluidità della membrana. La membrana, grazie alla presenza di fosfolipidi è dotata di proprietà di autoriparazione, data dalle stesse forze che spingono i fosfolipidi a formare doppi strati.

Membrana con modello a mosaico fluido dato dal movimento dei fosfolipidi

• Diffusione laterale: Spostamento laterale dei fosfolipidi.
• Flessione: Rotazione attorno al loro asse maggiore (verticalmente).
• Rotazione: Rotazione attorno al proprio asse minore (orizzontalmente).
• Flip-flop (raro): Spostamento da un lato all'altro (esterno-interno e viceversa) - flessione di 180°.
• Movimenti collettivi: Ondulazione.

La fluidità del doppio strato dipende dalla temperatura presente e dalla sua stessa composizione:

• Maggiore fluidità a minore temperatura.
• Più le catene lipidiche sono corte, più le membrane sono fluide.

Miscele fosfolipidi-colesterolo

Le molecole di colesterolo si inseriscono tra i fosfolipidi di ciascun monostrato, restringendo la mobilità delle teste e delle code fosfolipidiche. Il colesterolo ha dunque funzione strutturale: aumenta la flessibilità e la fluidità del doppio strato e ne mantiene la fluidità, anche a basse temperature.

I glicolipidi

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