Riassunto esame Fisiologia, Prof. Masala Carla, libro consigliato Fisiologia ., D.U. Silverthorn – VIII edizione – Pearson

Funzioni della membrana cellulare

La membrana cellulare svolge diverse funzioni cruciali per il corretto funzionamento delle cellule:

1. Isolamento fisico: La membrana cellulare funge da barriera fisica, separando il liquido intracellulare all'interno della cellula dal liquido extracellulare circostante.
2. Regolazione degli scambi con l'ambiente: La membrana cellulare controlla l'ingresso di ioni e nutrienti nella cellula, la rimozione dei cataboliti e il rilascio di prodotti dalla cellula.
3. Comunicazione tra la cellula e il suo ambiente: Le proteine presenti nella membrana cellulare consentono alla cellula di riconoscere segnali provenienti da molecole o variazioni nell'ambiente esterno, facilitando una risposta adeguata. Eventuali alterazioni della membrana cellulare possono influenzare le attività cellulari.
4. Supporto strutturale: Alcune proteine della membrana cellulare sono ancorate al citoscheletro, la struttura di supporto interna della cellula, contribuendo a mantenerne la forma. Inoltre, le proteine di membrana formano giunzioni specializzate tra cellule adiacenti o tra le cellule e la matrice extracellulare.

costituita da materiale sintetizzato e secreto dalle cellule. Queste giunzioni, sia cellula-cellula che cellula-matrice, stabilizzano la struttura dei tessuti. Trasporto di sostanze: La membrana cellulare, costituita da un doppio strato fosfolipidico, regola il passaggio di sostanze dentro e fuori dalla cellula. Comunicazione cellulare: Le cellule comunicano attraverso messaggeri chimici come ormoni, sostanze paracrine (che agiscono nelle immediate vicinanze), neurotrasmettitori e altri. Giunzioni cellulari: La membrana di una cellula forma giunzioni con la membrana delle cellule adiacenti e con la matrice extracellulare della stessa cellula, contribuendo alla coesione e stabilità dei tessuti. Composizione chimica dei liquidi extracellulare e intracellulare: La proporzione tra lipidi e proteine nelle membrane varia notevolmente a seconda dell'origine della membrana stessa. In generale, la quantità di proteine nella membrana cellulare è direttamente correlata alla sua.

attività metabolica; in altre parole, le membrane più metabolicamente attive tendono ad avere una maggiore presenza di proteine. Ad esempio, la membrana mitocondriale interna, che contiene gli enzimi responsabili della produzione di ATP, è costituita per circa tre quarti da proteine.

La componente glucidica, legata ai fosfolipidi, forma i glicolipidi e le glicoproteine che conferiscono stabilità strutturale alla membrana. In effetti, la forma della cellula è determinata in gran parte dalla membrana plasmatica. Le glicoproteine e i glicolipidi svolgono un ruolo cruciale anche nell'identificazione cellulare, contribuendo al complesso di istocompatibilità. Questo complesso è in grado di distinguere tra cellule "self" (prodotte dal nostro organismo) e "non-self" (che provengono da fonti esterne), svolgendo un ruolo fondamentale nei processi di riconoscimento e difesa dell'organismo.

Modello a mosaico fluido

I fosfolipidi,

costituenti fondamentali delle membrane biologiche, sono capaci di spostarsi lungo il loro foglietto, così come le proteine, seppur con movimenti più lenti, possono migrare e muoversi all'interno di questo mosaico fluido, specialmente a temperatura corporea.

Le membrane biologiche sono principalmente composte da fosfolipidi organizzati in un doppio strato. In questa disposizione, le "teste" contenenti gruppi fosfato, idrofile, si trovano sulla superficie esterna della membrana, mentre le "code" lipidiche idrofobiche sono collocate all'interno, al centro della membrana. La membrana cellulare è inoltre arricchita da molecole proteiche, con presenza di glicoproteine e glicolipidi sulla superficie extracellulare. Tutte le membrane cellulari presentano uno spessore relativamente uniforme, approssimativamente di 8 nm.

Le teste polari dei fosfolipidi sono orientate nel versante liquido, sia intra che extracellulare, mentre le code idrofobiche, formate

da catene carboniose, sono associate tra loro e evitano il contatto con l'acqua. Il colesterolo, con la sua struttura ad anello ingombrante, è situato tra le code dei fosfolipidi, limitandone il movimento. Le molecole di colesterolo sono anfipatiche, con una testa polare rappresentata dall'ossidrile dell'anello, mentre il resto dell'anello è idrofobico. Questo contribuisce a rendere la membrana impermeabile a molecole polari di piccole dimensioni e mantiene la sua flessibilità in un ampio intervallo di temperature. Nella struttura della membrana, alcune proteine si trovano sul versante extracellulare senza attraversare il doppio strato, definite proteine periferiche, mentre altre, le proteine integrali, attraversano lo strato fosfolipidico. Composizione delle membrane biologiche A seconda del tipo di membrana considerato, le percentuali di proteine, lipidi e carboidrati possono variare. La composizione delle membrane biologiche differisce tra i diversitessuti; ad esempio, la membrana dei globuli rossi contiene una maggiore quantità di proteine, agendo come trasportatori a causa di scambi più intensi. Al contrario, la membrana della guaina mielinica è ricca di lipidi, prevalendo la sua funzione isolante. La membrana cellulare è costituita principalmente da tre tipi di lipidi: fosfolipidi, sfingolipidi e colesterolo. I fosfolipidi, fondamentali nelle membrane biologiche, sono composti da uno scheletro di glicerolo con due catene di acidi grassi da un lato e un gruppo fosfato dall'altro. Il colesterolo, essenziale per la regolazione della fluidità della membrana, influenza il movimento dei fosfolipidi. I carboidrati sono legati alla superficie esterna della membrana plasmatica. In soluzione acquosa, i fosfolipidi si orientano in modo che la parte polare della molecola interagisca con le molecole d'acqua, mentre le code apolari degli acidi grassi si "nascondono" tra di loro, creando

tre strutture: micelle, liposomi e il doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare.

Le micelle sono piccole gocce con un solo strato di fosfolipidi, cruciali per la digestione e l'assorbimento dei grassi nel tratto digerente.

I liposomi, invece, sono sfere più grandi con una parete a doppio strato fosfolipidico, creando uno spazio centrale acquoso che può ospitare molecole idrosolubili. Sono utilizzati in cosmetica per veicolare sostanze attraverso la pelle.

La struttura del liposoma è sfruttata per veicolare farmaci idrofili attraverso le membrane biologiche. Il farmaco, solubile nel doppio strato fosfolipidico, si deposita nel nucleo centrale acquoso del liposoma. Una volta dentro la cellula, il liposoma si fonde con la membrana, liberando il suo contenuto. Questo processo è tipico dell'endocitosi recettore-mediata, in cui la struttura del liposoma è degradata attraverso i lisosomi.

Questo meccanismo è utilizzato nei trattamenti

non influisce significativamente sulla formattazione del testo.

è sempre in un range tra 36.8 e 37.2. quando la temperatura va a metà il nostro organismo la controbilancia;

• lunghezza della catena carboniosa degli acidi grassi, più sono corte le catene carboniose più è elevata la fluidità;
• grado di insaturazione delle catene degli acidi grassi nei fosfolipidi, maggiore risulta il grado di insaturazione (doppi legami) e maggiore risulta la fluidità;
• caratteristiche della testa polare;
• concentrazione di colesterolo nella membrana perché limita il movimento delle catene carboniose

Proteine di membrana

La componente proteica delle membrane cellulari costituisce approssimativamente il 50% della loro massa e si suddivide in diverse categorie:

• Proteine Intrinseche (o Integrali): Si tratta di molecole anfipatiche che attraversano completamente il doppio strato fosfolipidico. Queste proteine sono strettamente legate alla membrana, e la loro rimozione richiede la dissociazione

delle componenti della membrana mediante l'uso di detergenti o altri metodi drastici che compromettono l'integrità della membrana. Le proteine integrali comprendono sia le proteine transmembrana che quelle ancorate a lipidi.

• Proteine Integrali: Queste molecole idrofobiche attraversano completamente la membrana lipidica e sono coinvolte nel trasporto di sostanze attraverso la membrana. Le proteine transmembrana sono costituite da una o più eliche alfa che attraversano il doppio strato lipidico, mentre le proteine ancorate a lipidi sono legate a gruppi lipidici presenti nella membrana.
• Proteine Estrinseche (o Periferiche): Queste molecole idrofile si trovano sulla periferia della membrana e sono solitamente legate al versante extracellulare, associandosi alla componente glucidica. Le proteine periferiche sono connesse ad altre proteine di membrana tramite interazioni non covalenti e possono essere separate dalla membrana mediante metodi chimici che non compromettono l'integrità della stessa. Questa categoria include enzimi e alcune proteine strutturali che ancorano il citoscheletro (la struttura interna della cellula) alla membrana.
• Proteine Ancorate ai Lipidi: Queste proteine sono legate alle code dei fosfolipidi tramite legami covalenti. Molte di esse sono associate agli sfingolipidi di membrana, formando complessi proteina-lipide che svolgono diverse funzioni, come la segnalazione cellulare e l'adesione cellulare.

porzionispecializzate della membrana note come zattere lipidiche.

• Proteine Ancorate al Glicosilfosfatidilinositolo (GPI): Presenti esclusivamente sulla superficie esterna delle cellule, queste proteine consistono in un lipide di membrana unito a una catena zucchero-fosfato.

Le proteine integrali sono suddivise in categorie in base al numero di attraversamenti del doppio strato fosfolipidico. Alcune di esse attraversano la membrana una sola volta, mentre altre ne attraversano tre. Indipendentemente dal numero di attraversamenti, queste proteine possono presentare un residuo azoto terminale rivolto verso il versante extracellulare e un residuo carbossi-terminale posizionato nel versante citoplasmatico. Le proteine transmembrana si estendono in tutte le direzioni attraverso la membrana cellulare. Quando queste proteine attraversano la membrana più di una volta, le catene aminoacidiche sporgono sia nel citoplasma che nel liquido extracellulare. Le anse proteiche extracellulari possono.biochimica cellulare per controllare l'attività delle proteine. La fosforilazione avviene attraverso l'aggiunta di un gruppo fosfato a specifici residui di amminoacidi all'interno della proteina. Questo processo è catalizzato da enzimi chiamati chinasi e può essere reversibile grazie all'azione di enzimi chiamati fosfatasi. La fosforilazione delle proteine può avere diversi effetti sulla loro funzione. Può influenzare l'attività enzimatica, la localizzazione cellulare, l'interazione con altre proteine e la stabilità strutturale. Inoltre, la fosforilazione può servire come segnale per attivare o disattivare una proteina in risposta a stimoli esterni o interni. Un esempio di regolazione tramite fosforilazione è rappresentato dalla cascata di segnalazione delle proteine chinasi mitogeniche (MAPK). Questa cascata è coinvolta nella trasduzione del segnale da recettori di membrana a proteine nucleari e regola processi cellulari come la proliferazione, la differenziazione e l'apoptosi. In conclusione, la fosforilazione delle proteine è un meccanismo di regolazione fondamentale nella biochimica cellulare e svolge un ruolo cruciale nel controllo dell'attività delle proteine e dei processi cellulari.