Biologia generale - parte 3

Fluidità della membrana

La membrana deve mantenersi sufficientemente fluida, quindi non deve diventare rigida alle basse temperature né disgregarsi completamente alle alte temperature. Se la membrana plasmatica fosse composta solo da fosfolipidi, sarebbe rigida come il burro alle basse temperature e liquida come l'olio alle alte temperature.

Grassi saturi e insaturi

La fluidità della membrana dipende da:

• Percentuale di acidi grassi insaturi presenti (che interrompono la regolarità del doppio strato lipidico)
• Dalla presenza del colesterolo

Composizione chimica della membrana cellulare

Il colesterolo è un componente essenziale della membrana cellulare di tutte le cellule animali:

• Aumenta la stabilità meccanica delle cellule ma diminuisce la permeabilità a piccole molecole idrosolubili.
• Si aggrega con alcune proteine della membrana cellulare formando vescicole in grado di trasportare il loro contenuto ai vari organuli cellulari.
• Assieme con molecole proteiche, regola lo scambio di sostanze messaggere tramite la membrana cellulare.
• È coinvolto nella crescita e nella divisione cellulare.
• È la sostanza base per la sintesi degli ormoni steroidei come aldosterone, cortisone, testosterone, estradiolo.
• È essenziale per lo sviluppo embrionale.
• Il colesterolo prodotto nel fegato viene impiegato in buona parte per la produzione di bile.

Il modello a "mosaico fluido"

Modello a "mosaico fluido" proposto nel 1972 da Singer e Nicholson. Doppio strato lipidico nel quale sono inserite le proteine. Le porzioni proteiche immerse nel doppio strato lipidico sono idrofobiche, quelle esposte verso i versanti citoplasmatico e extracellulare sono idrofile.

Le proteine di membrana

Le proteine della membrana possono essere:

• Estrinsiche (o periferiche) situate sulle superfici esterna o interna della membrana; possono essere o meno ancorate ad un lipide di membrana
• Intrinsiche (o integrali) attraversano da parte a parte il doppio strato lipidico

Funzioni: organelli delle cellule eucariotiche

• Lisosomi
• Perossisomi
• Mitocondri
• Cloroplasti
• Reticolo Endoplasmatico
• Complesso di Golgi
• Nucleo

Il nucleo

• Separa:
  • DNA dal citosol
  • Trascrizione dalla traduzione
• Caratteristiche:
  • Membrana esterna
  • Membrana interna
  • Pori nucleari
  • Nucleolo
• Sintesi dei ribosomi

Reticolo endoplasmatico (ER)

Funzioni:

ER liscio

• Sintesi dei lipidi e membrane
• Metabolismo carboidrati
• Immagazzinamento Ca⁺⁺ (muscolo)
• Detossificazione (alcool, droghe nel fegato)

ER rugoso (associato a ribosomi)

• Sintesi di proteine secretorie (Es: insulina da cellule del pancreas)
• Sintesi proteine di membrana
• Sintesi proteine lisosomali

Complesso di Golgi

Le proteine sintetizzate nel ER ruvido arrivano al Golgi dove vengono modificate e smistate.

Caratteristiche:

• Serie di cisterne appiattite e vescicole
• Composto da 3 regioni: cis (entry), medial, trans (exit)
• Ogni regione contiene set diversi di enzimi
• Polarità funzionale

Esempio di una proteina secretoria prodotta nel ER ruvido, modificata nell’apparato del Golgi e secreta all’esterno della cellula. Secrezione dell'insulina da parte delle cellule del pancreas: le vescicole che “gemmano” dal trans Golgi sono a loro volta etichettate e dirette a specifiche regioni della membrana cellulare (esempio apice o base).

Lisosomi

Responsabili della degradazione di macromolecole (proteine, polisaccaridi, grassi e acidi nucleici) ad opera di enzimi idrolitici che operano in ambiente acido a pH5. Aminoacidi e zuccheri che ne derivano vengono riutilizzati dalla cellula. Sono costituiti da una membrana che serve pertanto a mantenere il pH acido in una regione delimitata della cellula.

Perossisomi

Nei perossisomi avvengono molte delle reazioni chimiche che producono H₂O₂ (acqua ossigenata o perossido di idrogeno) catalizzate da enzimi chiamati perossidasi. L’H₂O₂ è altamente tossica per la cellula. Esempio: degradazione acidi grassi, detossificazione. In questi organuli sono anche presenti gli enzimi che ritrasformano l’H₂O₂ in H₂O: catalasi. Importanza della compartimentazione. Sono limitati da una singola membrana.

Mitocondri

Sito della produzione di ATP tramite metabolismo aerobio: respirazione cellulare.

Caratteristiche:

• Membrana esterna
• Spazio intermembrana
• Membrana interna
• Matrice

Ogni cellula contiene centinaia o migliaia di mitocondri. Fosforilazione ossidativa.

DNA mitocondriale

• È circolare a doppia elica (16,569 bp)
• Per ogni cellula vi sono migliaia di mitocondri, quindi di copie di DNA mitocondriale, ma i mitocondri hanno solo derivazione materna.
• Il DNA mitocondriale contiene 37 geni, 13 geni codificano per proteine mitocondriali della fosforilazione ossidativa, 22 per tRNA e 2 per rRNA.
• Le proteine mitocondriali codificate dal DNA mitocondriale vengono sintetizzate nel mitocondrio.