Fisiologia cellulare

Fisiologia cellulare

La fisiologia cellulare studia il funzionamento cellulare, ovvero tutti i processi che consentono alle cellule di vivere e svolgere funzioni specifiche. Tutte le cellule contengono 4 famiglie di macromolecole: zuccheri, acidi nucleici, amminoacidi e acidi grassi. Tali macromolecole possono unirsi per formare dei complessi macromolecolari come ad esempio il ribosoma. Inoltre, le cellule sono costituite principalmente da acqua per il 70% e la restante parte sono prevalentemente macromolecole.

Membrana plasmatica

Le cellule hanno una membrana plasmatica formata dal bilayer fosfolipidico, ovvero ha le teste polari dei fosfolipidi al di fuori a contatto con l’acqua mentre le code di acidi grassi sono disposte verso l’interno in quanto idrofobiche; tale membrana ha caratteristiche lipofiliche/idrofobiche. In tal caso, le sostanze idrofobiche riescono a penetrare all’interno della cellula per diffusione semplice. Ha inoltre caratteristiche di fluidità, è asimmetrica e dinamica. Un esempio di asimmetria sono i glicolipidi situati nella membrana tramite la loro porzione proteica e l’altra porzione è rivolta verso l’esterno; e compongono il glicocalice. Sono presenti, inoltre, delle zone dove si concentrano sfingolipidi e colesterolo che formano delle zone dove la membrana ha un ispessimento, definite zattere lipidiche.

Diffusione e trasporto

La diffusione è semplice quando le sostanze che attraversano la membrana sono idrofobiche; mentre sostanze polari e ioni sono fortemente idrofilici e quindi avranno bisogno di canali per poter passare all’interno della cellula. Il trasporto funziona solo se c’è un gradiente di concentrazione (da una zona a maggior a una a minor concentrazione, fino al raggiungimento di un equilibrio).

Mentre gli ioni per poter entrare devono sfruttare delle proteine transmembrana che creano un ambiente idrofilico, quindi si considera sia il gradiente di concentrazione sia il gradiente elettrico. Lo ione risente delle cariche di membrana, dato che la membrana ha un potenziale (voltaggio) con prevalenza di cariche negative nell’ambiente intracellulare e positive in ambiente extracellulare. Ad esempio, se ho uno ione a carica positiva e l’interno della membrana è negativo, lo ione sarà maggiormente attratto verso l’interno facilitando la diffusione.

Processo osmotico

Il processo osmotico è il trasporto di un solvente (acqua). In questo caso c’è solo un gradiente di concentrazione, ma non quello elettrico visto che non ha cariche. La sua diffusione va dalla zona dove è maggiormente concentrata a quella a minor concentrazione, e il passaggio è permesso tramite dei canali detti "acquaporine".

Pressione osmotica

La pressione osmotica è una forza che spinge nella direzione dove si sposta l’acqua, l’osmolarità fisiologica è di 280/310 mOsm/L. Una soluzione può essere isotonica dove c’è la stessa concentrazione, quindi non si ha osmosi; ipotonica (meno concentrata) quindi l’acqua esce e la cellula raggrinzisce e ipertonica (più concentrata) per cui l’acqua entra e la cellula scoppia.

Equilibrio osmotico nelle cellule eucariotiche

Nelle cellule eucariotiche per mantenere l’equilibrio osmotico c’è la pompa sodio-potassio. Quest'ultima trasporta soluti in maniera attiva (c’è bisogno di ATP) e lo fa...