Biologia - Teoria cellulare

D) Steroidi= il principale componente di natura steroide della membrana è il colesterolo [foto slide 10]

E) Colesterolo= il colesterolo interferisce con l’eccessivo compatimento delle code di acidi grassi dei

fosfolipidi, consentendo alle membrane di mantenere una certa fluidità.

~Fluidità di membrana

A seconda della temperatura la viscosità del doppio foglietto cambia:

-a basse temperature i lipidi formano un gel con ridotta mobilita delle molecole;

-a temperature elevate i lipidi formano un doppio foglietto fluido ad alta mobilita molecolare.

Il doppio foglietto deve mantenersi in forma fluida per:

-consentire il movimento delle molecole (nello specifico le proteine in esso incorporate);

-consentire alle membrane la possibilità di fondersi tra loro (capiremo più in la la loro importanza).

La fluidità delle membrane è regolata dalla lunghezza delle molecole di acidi grassi, dal numero di doppi

legami degli acidi grassi, dalla quantità di molecola di colesterolo.

Il colesterolo infatti riduce la fluidità perché è una molecola molto rigida che associandosi alla parte

prossimale delle code di acidi grassi le rende dritte e quindi ben allineate. Tuttavia alle basse temperature

impedisce alle code di acidi grassi di impacchettarsi troppo strettamente.

[foto slide 19]

~Proteine di membrana

-Integrali= Contengono una o più regioni idrofobiche intimamente associate con la parte interna della

membrana plasmatica. Contengono anche regioni idrofiliche che sporgono sul versante citologico e/o

extracellulare.

[foto slide 21]

-Periferiche= Non presentano regioni idrofobiche intimamente asociale con la parte interna della membrana

plasmatica. Contengono anche regioni idrolitiche che sporgono sul versante citologico e/o extracellulare.

[foto slide 22]

-Ancorate a lipidi= non presentano regioni idrofobiche e si legano mediante legami covalenti a lipidi di

membrana. Il tipo di lipide interessato e la modalità di attacco alla membrana sono diverse a seconda del

monostrato.

[foto slide 23]

~funzioni principali {lezione 4}

-Funzione contenitiva= racchiude la cellula, ne definisce i confini, mantiene le differenze tra l’ambiente

intracellulare e quello extracellulare;

-funzione biochimica= offre sulla sua superficie interna ed esterna siti di supporto per enzimi che cosi

possono lavorare in modo oridinato e sequenziale;

-funzione fisiologica di barriera selettiva= seleziona in vario modo i diversi materiali in transito tra esterno ed

interno e viceversa;

-funzione fisiologica di comunicazione= presenta sulla sua superficie esterna recettori per gli ormoni e per

qualsiasi altro segnale chimico, oltre che marcatori per farsi riconoscere dalle cellule vicine;

-funzione strutturale= alcune proteine della membrana cellulare sono ancorate a proteine del citoscheletro

che mantiene la forma della cellula.

~la funzione della membrana

-funzione fisiologica di barriera selettiva= seleziona in vario modo i diversi materiali in transito tra esterno ed

interno e viceversa;

-funzione fisiologica di comunicazione= presenta sulla sua superficie esterna recettori per gli ormoni e per

qualsiasi altro segnale chimico, oltre che marcatori per farsi riconoscere dalle cellule vicine.

Le membrane plasmatiche hanno permeabilità selettiva: solo alcune molecole possono attraversare la

membrana [foto slide 2]

~diffusione e osmosi

La diffusione è un processo fisico spontaneo mediante il quale le particelle si muovono da una zona a

maggiore concentrazione verso una a concentrazione minore, fino a raggiungere l’equilibrio.

Un caso particolare di diffusione è l’osmosi, che riguarda il movimento dell’acqua attraverso una membrana

semipermeabile. Il movimento avviene secondo un gradiente di concentrazione e può generare una

pressione osmoticacapace di modificare la forma delle cellule, ad esempio facendole rigonfiare o restringere.

[foto slide 4/6]

~trasporto attraverso la membrana

Le sostanze possono attraversare la membrana per trasporto passivo o attivo.

- Nel trasporto passivo, le molecole si muovono a favore di gradiente (cioè da zone più concentrate a

meno concentrate) senza consumo di energia.

Questo può avvenire tramite diffusione semplice, per piccole molecole apolari o polari come ossigeno e

anidride carbonica, oppure tramite diffusione facilitata, che richiede l’intervento di proteine di trasporto.

Queste possono essere:

—>proteine canale, che creano un poro acquoso attraverso cui passano ioni o piccole molecole;

—>proteine carrier, che si legano alla sostanza e ne modificano la conformazione per trasportarla.

- Nel trasporto attivo, invece, la cellula sposta le sostanze contro gradiente di concentrazione,

consumando energia sotto forma di ATP.

Si distingue in:

—>trasporto attivo diretto, in cui l’idrolisi dell’ATP avviene direttamente durante il trasporto (es. pompa

sodio-potassio);

—>trasporto attivo indiretto, in cui l’energia dell’ATP viene usata per creare un gradiente di una sostanza,

che poi viene sfruttato per muovere un’altra sostanza contro gradiente.

~endocitosi ed esocitosi

Non tutte le sostanze possono attraversare la membrana tramite diffusione o trasporto attivo. Le molecole di

grandi dimensioni, come proteine o frammenti di altre cellule, richiedono meccanismi specifici: endocitosi ed

esocitosi.

-Endocitosi= significa “inglobamento verso l’interno”. La membrana plasmatica circonda una particella o

una goccia di liquido esterno, si richiude su sé stessa e forma una vescicola che entra nel citoplasma.

Esistono diverse forme di endocitosi:

—> Fagocitosi (“cellula che mangia”): la cellula estende prolungamenti detti pseudopodi per avvolgere

grandi particelle solide, come batteri o detriti. La vescicola formata (fagosoma) si fonde poi con i lisosomi per

digerire il materiale inglobato.

—> Pinocitosi (“cellula che beve”): la cellula ingloba goccioline di fluido esterno contenenti piccole molecole

disciolte.

—>Endocitosi mediata da recettori: processo altamente specifico, in cui molecole precise (i ligandi) si

legano a proteine recettoriali sulla membrana. Dopo il legame, la membrana si invagina e forma una

vescicola che trasporta il ligando all’interno. Un esempio classico è l’assorbimento del colesterolo tramite

recettori per le lipoproteine.

-Esocitosi= è il processo con cui la cellula espelle materiali. Una vescicola intracellulare si fonde con la

membrana plasmatica, rilasciando all’esterno il proprio contenuto.

Esistono due forme principali:

—> Esocitosi costitutiva, continua e non regolata, che serve a rinnovare costantemente la membrana e a

esportare proteine di uso comune.

—>Esocitosi regolata, tipica delle cellule specializzate nella secrezione (come le cellule nervose o

endocrine). In questo caso, le vescicole restano in attesa nel citoplasma e rilasciano il loro contenuto solo in

risposta a un segnale esterno, come un impulso nervoso o un ormone.

~comunicazione cellulare e giunzioni

Le cellule non agiscono isolate: comunicano costantemente tra loro per coordinare le funzioni

dell’organismo. Questa comunicazione cellulare avviene sia attraverso giunzioni fisiche sia tramite segnali

chimici.

Le giunzioni cellulari sono strutture che collegano cellule adiacenti:

—>Le giunzioni strette (tight junctions) sigillano le cellule tra loro, impedendo il passaggio di sostanze

attraverso gli spazi intercellulari (es. nell’epitelio intestinale).

—>I desmosomi funzionano come punti di ancoraggio, mantenendo le cellule unite ma consentendo un

certo passaggio di materiali tra di esse.

—>Le giunzioni comunicanti (gap junctions) sono veri e propri canali che collegano il citoplasma di due

cellule, permettendo il passaggio diretto di ioni e piccole molecole — fondamentali, ad esempio, nella

comunicazione tra cellule cardiache.

~comunicazione chimica: ligando e recettore

La comunicazione chimica tra cellule si basa sul legame tra un ligando (la molecola segnale) e il suo

recettore specifico.

Il processo segue uno schema in cinque fasi:

1)Sintesi e rilascio del ligando, che può essere un ormone, un neurotrasmettitore o un fattore di crescita.

2)Diffusione o trasporto del ligando fino alla cellula bersaglio.

3)Riconoscimento da parte del recettore sulla membrana o all’interno della cellula.

4)Attivazione del recettore, che innesca una risposta cellulare (variazioni metaboliche, trascrizione genica,

ecc.).

5)Terminazione del segnale, con il distacco o la degradazione del ligando.

Le modalità di comunicazione si distinguono in base alla distanza e al tipo di contatto:

-Autocrina: la cellula invia un segnale a sé stessa.

-Paracrina: il segnale agisce su cellule vicine.

-Endocrina: il segnale (ormone) viaggia nel sangue verso cellule lontane.

-Sinaptica o neurocrina: trasmissione del segnale tra neuroni o tra neurone e cellula bersaglio tramite

neurotrasmettitori.

-Juxtacrina: contatto diretto tra membrane di cellule adiacenti.

~tipi di recettori cellulari

I recettori si classificano principalmente in due grandi categorie: recettori intracellulari, e recettori di

membrana.

-Recettori intracellulari

Si trovano nel citoplasma o nel nucleo e riconoscono ligandi liposolubili, cioè molecole capaci di

attraversare liberamente la membrana plasmatica.

Esempi tipici sono gli ormoni steroidei (come estrogeni, progesterone, glucocorticoidi, mineralcorticoidi) e

gli ormoni tiroidei.

—> I recettori citoplasmatici si legano al ligando nel citoplasma e formano omodimeri o dimeri, che poi si

spostano nel nucleo per attivare specifici geni.

—>I recettori nucleari, invece, si trovano già nel nucleo e spesso formano eterodimeri con altri recettori,

come quello dell’acido retinoico (RXR).

Un esempio importante è il recettore PPAR, che regola il metabolismo dei lipidi riconoscendo acidi grassi.

L’effetto finale di questi recettori è generalmente l’attivazione o la repressione della trascrizione genica,

con conseguenze durature sull’attività cellulare.

-recettori di membrana

Questi recettori sono proteine transmembrana che riconoscono ligandi idrofilici (come peptidi, proteine o

nucleotidi) incapaci di attraversare la membrana.

Il legame del ligando al dominio extracellulare provoca un cambiamento conformazionale nella parte

intracellulare, che avvia la cascata di trasduzione del segnale.

Un gruppo molto importante è quello dei recettori accoppiati a proteine G (GPCR).

Essi sono formati da tre componenti principali:

1)Il recettore, che riceve il segnale.

2) La proteina G, così chiamata perché lega il GTP (ha attività GTPasica).

3)L’effettore, una proteina o enzima che genera il secondo messaggero (come l’adenilato ciclasi, ch