Fisiologia generale - Membrana cellulare

MEMBRANACELLULARE

L’attività cellulare è alla base della fisiologia. Nelle cellule esistono 2 tipi di ambienti : idrofilo (dove la

sostanza fondamentale è l’acqua e contiene composti idrosolubili o idrofili) e lipofilo (sostanza

fondamentale sono i lipidi o i grassi e contiene composti idrofobi o lipofili). L’acqua è un solvente

fondamentale per molte sostanze ed è elemento molto presente nella terra. Solvente significa che le

molecole della sostanza che metto in acqua si staccano e sono avvolte dalle molecole dell’acqua stessa. Per

esempio lo zucchero è una sostanza idrofila perché in acqua sparisce,mentre l’olio rimane aggregato ed è

lipofilo,quindi.

Le membrane cellulari sono strutture lipofili,formate da lipidi. La componente più abbondante sono i

fosfolipidi che sono in realtà glicerofosfolipidi e sono formati da glicerolo(trialcolo) esterificato (con gli

alcoli legati a gruppi acidi,2 sono legati ad acidi carbossilici a una lunga catena di atomi di carbonio con un

acido carbossilico alla fine,e 1,ma quella centrale,con un gruppo fosfato,carico elettricamente). Il gruppo

fosfato,con la carica elettrica molto forte,è idrofilo,perché le cariche attirano le molecole d’acqua(testa

idrofila). La lunga catena di atomi di carbonio però è apolare,con la carica elettrica distribuita

uniformemente,e l’acqua non si attacca(coda idrofobica). Il punto di incontro(interfaccia) tra zona idrofila e

idrofoba è veramente instabile;la cellula invece ha bisogno di un’interfaccia morbida che faccia diffondere

le sostanze gradualmente e bene. Come quando faccio la lavatrice e ho bisogno di un detersivo,c’è bisogno

di una molecola che ammorbidisca(porta in sospensione) l’interfaccia e queste molecole sono appunto i

fosfolipidi. Nei fosfolipidi ci sono acidi grassi di vario tipo,che hanno una lunga catena idrocarburica e un

acido carbossilico alla fine. Il legame C-C della catena può essere semplice o doppio : quando si hanno solo

legami semplici si parla di acidi grassi saturi,quando hanno doppi legami si parla si acidi grassi insaturi. Nelle

membrane biologiche c’è sempre una miscela di acidi grassi saturi o insaturi. I fosfolipidi più comuni sono

fosfatidilcolina,fosfatidiletanolammina,fosfatidilserina e fosfatidilinositolo. La cellula rende questa

interfaccia funzionale aggregando fosfolipidi perché in acqua questi tendono ad aggregarsi con le parti

idrofobe rivolte una verso l’altra,rivolgendo la parte idrofila verso l’acqua;si formano quindi le

micelle(gocce in cui in superficie ci sono parti idrofili e dentro parti idrofobe.

La micelle è abbastanza stabile ma non è una transizione perché non è estesa. I fosfolipidi possono

effettuare questa transizione attraverso la formazione di membrane,che sono invece formate da un doppio

strato fosfolipidico(code all’interno,teste all’esterno).

Al bordo della membrana c’è un punto instabile,poiché qui le code sarebbero fiancheggiate dall’acqua. Si

crea quindi una membrana che forma un oggetto sferico per appunto risolvere questo problema. Questa

membrana ha un interfaccia molto estesa,ed è funzionale poiché stabile.

La membrana cellulare è la più esterna. Altre membrane più interne alla cellula formano anche organelli

cellulari. Un componente importante della membrana è il colesterolo che è uno steroide,una sostanza

lipidica che si trova nella membrana ed è completamente idrofoba e sta quindi dentro,tra le code dei

fosfolipidi.

Nella membrana ci sono anche molte proteine(recettori,trasportatori,canali,citoscheletro,etc).

Nei lipidi saturi tipo il burro gli atomi di carbonio della catena si orientano a formare una linea retta e si

compattano molto meglio rispetto agli insaturi,come l’olio,poiché,essendoci un doppio legame,nella catena

si forma una piega e non si può compattare bene come i lipidi saturi(il burro). E questo è dovuto alle forze

di Van der Vaals. Nelle membrane biologiche c’è una miscela di acidi grassi saturi e insaturi e quindi le

membrane hanno una certa fluidità,si comportano come un liquido molto viscoso. Le molecole si possono

muovere nella membrana. La fluidità è un carattere molto importante e dev’essere regolata con precisione.

Questa regolazione è data dalla percentuale di lipidi saturi o insaturi e da colesterolo. Il colesterolo è un

tampone di fluidità influenzato dalla temperatura. A temperature intorno a 37° il colesterolo impedisce la

mobilità dei fosfolipidi,diminuendo la fluidità; a temperature più basse il colesterolo impedisce il

compattamento dei fosfolipidi ostacolando la diminuzione di fluidità.

La membrana,quindi,si può definire come fluido bidimensionale.

MODELLO A MOSAICO FLUIDO

È il modello che spiega il funzionamento fisiologico della membrana,che la vede come un mosaico di varie

parti che si muovono. Mosaico deriva dalla presenza di varie molecole nella membrana,fluido perché le

molecole possono diffondere nella membrana.

La membrana è asimmetrica,ossia le due facce della membrana non sono uguali. I fosfolipidi non sono

uguali ma hanno acidi grassi diversi e le proteine sono orientate in maniera precisa e la loro parte esterna

lega degli zuccheri e quindi si parla di glicoproteine.

SFINGOLIPIDI

Hanno la sfingosina,un ammino-alcol con una lunga catena di atomi di C,che può legare covalentemente un

altro acido carbossilico e un’altra molecola (es : colina/serina/mielina). La testa è sempre polare e in

posizione R (posizione radicale) si possono legare vari radicali (se si lega un H ho una ceramide,che si trova

in particolare sulla superficie della pelle;se si lega la fosfocolina si forma la sfingomielina;se si lega uno

zucchero si forma un glicosfingolipide). Tra i glicosfingolipidi troviamo i cerebrosidi (ben espressi nel tessuto

nervoso) e i gangliosidi (ben espressi nel sistema nervoso e immunitario).