Membrana plasmatica

La membrana plasmatica

La membrana plasmatica, una sorta di pellicola grassa che delimita la cellula dividendo il suo contenuto dall'esterno, è basata su un foglietto di molecole lipidiche. Queste molecole sono i fosfolipidi, orientati testa-coda e coda-testa (testa idrofilica e coda idrofobica). Oltre ad essi, si possono trovare anche glicoproteine e glicolipidi.

La membrana plasmatica è una componente molto importante per la cellula, perché ha funzione strutturale, di barriera – in quanto impedisce al contenuto cellulare di sfuggire e di mescolarsi con il mezzo circostante –, organizza funzioni specifiche e sceglie quali sostanze debbano entrare e quali uscire. È inoltre la sede di proteine che mediano il trasporto attraverso di essa e rilevano i segnali provenienti dall'esterno (proteine recettori).

La membrana presenta inoltre notevoli proprietà meccaniche, in quanto nel momento in cui la conformazione della cellula cambia, la membrana fa altrettanto. Infatti, può estendersi senza perdere la propria continuità.

Compartimentalizzazione negli eucarioti

Negli eucarioti vi è una certa compartimentalizzazione, ovvero la presenza di numerose membrane interne che racchiudono vari compartimenti cellulari e formano organelli come il reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi e i mitocondri.

Modello a mosaico fluido

Il modello accreditato per la membrana è il modello a mosaico fluido, che ne spiega la natura dinamica. Infatti, essa non è affatto una struttura statica, ma presenta molecole diverse tra loro. È costituita da un doppio strato lipidico, formato da proteine, i fosfolipidi propriamente detti, i fosfogliceridi, il colesterolo e i glicolipidi. Essi possiedono una testa polare idrofila e una o due catene idrocarburiche apolari idrofobe. Per questo motivo, si parla di molecole anfipatiche.

Quelli presenti in quantità maggiore sono, naturalmente, i fosfolipidi, tra cui ricordiamo la fosfatidilcolina, molecola nella quale la testa idrofila è composta da una piccola molecola di colina unita al fosfato e le code idrofobe sono due lunghe catene idrocarburiche. Per quanto concerne, dunque, la loro disposizione cellulare, è possibile affermare che essi rivolgono nel doppio strato lipidico le terminazioni idrocarburiche all'esterno, mentre quelle idrofile polari verso le fasi acquose.

Movimenti dei fosfolipidi

I fosfolipidi risentono di due forze opposte: la testa polare idrofila è attratta dall'acqua, mentre le code idrofobe si tengono lontane da essa e cercano altre molecole idrofobe con cui aggregarsi. I fosfolipidi presentano tre tipi di movimento all'interno della membrana:

• Rotazione intorno all'asse maggiore della molecola
• Traslazione nel piano della membrana
• Flip-Flop

Quest'ultimo tipo di movimento, decisamente meno frequente rispetto ai due precedenti, deve essere regolato dalla cellula. Prevede il ribaltamento dei lipidi da uno strato all'altro del foglietto. Questo capovolgimento avviene meno di una volta al mese per molecola lipidica, in quanto la membrana deve comunque mantenere una certa asimmetria. Infatti, verso l'interno vi sono molecole diverse da quelle offerte all'esterno; lo strato più esterno contiene maggior quantità di glicolipidi e fosfatidilcolina, mentre quello interno fosfatidilserina ed etanolammina. Di simmetrico vi è soltanto il numero di lipidi.

Sintesi dei fosfolipidi

I fosfolipidi vengono sintetizzati nel reticolo endoplasmatico liscio, dove il movimento di flip-flop diventa cruciale. Viene facilitato dalle Filippasi, che catalizzano il trasferimento dei fosfolipidi destinati all'altro strato. Tutto questo contribuisce a mantenere l'asimmetria del doppio strato.

Funzioni dei glicolipidi e del colesterolo

I glicolipidi hanno funzioni importanti, come quella di legame con la matrice extracellulare, di protezione da condizioni estreme, di isolamento elettrico nella membrana mielinica e di riconoscimento dei processi cellulari.

Il colesterolo, molecola piuttosto rigida con poche sfumature di movimento, è un'altra componente fondamentale per la membrana, in quanto serve a modularne la fluidità (tanto più colesterolo c'è, maggiore sarà la robustezza, la rigidità e l'impermeabilità della membrana), proprietà che indica la capacità delle sue strutture di muoversi. La fluidità dipende soprattutto dalla sua composizione fosfolipidica e dalla natura delle code idrocarburiche. Infatti, quanto più le code sono fitte e regolarmente disposte, tanto più viscoso e meno fluido sarà il doppio strato. Le proprietà fondamentali di queste ultime che influenzano la vicinanza e la disposizione delle code sono la lunghezza e il numero di doppi legami che esse contengono. Infatti, più le catene sono brevi, minore è la tendenza delle code ad interagire tra loro e maggiore, di conseguenza, sarà la fluidità del doppio strato.

Importanza della fluidità

La fluidità è una proprietà davvero importante, perché permette alle proteine di membrana di diffondere rapidamente nel piano del doppio strato e quindi di interagire tra loro. Inoltre, permette che le membrane si fondano e che le loro molecole si mescolino e siano distribuite in modo equo alle cellule figlie.

A 37° la membrana si trova in uno stato di cristallo liquido bidimensionale e, se la temperatura si abbassa, si trasforma in un gel cristallino. Ogni volta che la membrana si allontana da questa fase, si dice che è in transizione. La cellula può però opporsi a tale stato, poiché è in grado di riportare tutto nella norma.

Catene di acidi grassi e saturazione

Quando la catena che ospita un doppio legame contiene un numero di atomi di idrogeno inferiore al numero massimo che l'ossatura carboniosa potrebbe in teoria legare, si dice che è insatura. Se invece, la coda di acido grasso priva di doppi legami contiene il massimo numero possibile di atomi di idrogeno, si dice che è satura. Catene lunghe e sature presentano uno strato denso, catene brevi meno denso e catene insature uno strato ben poco denso. È dunque possibile affermare che la fluidità della membrana aumenta progressivamente da catene lunghe sature verso catene brevi insature.

I lipidi sembrano disporsi nella membrana secondo domini specializzati, arricchiti in sfingolipidi e colesterolo. Queste zone che si formano vengono definite zattere lipidiche.

Proteine di membrana

• Superficiali o estrinseche: sono proteine chiamate anche periferiche, che possono essere estratte con procedimenti blandi che lasciano intatto il doppio strato lipidico.
• Proteine integrali o intrinseche: proteine che possono essere staccate soltanto disgregando il doppio strato con detergenti. Vengono classificate anche come transmembrana, presentano sia regioni idrofile che regioni idrofobe. Le prime sono esposte all'ambiente acquoso su...