Le membrane biologiche e il trasporto di membrana

La membrana plasmatica e il trasporto cellulare

Tipi di sistemi

Distinguiamo intanto tre tipi di sistemi:

• Sistema isolato — Che non scambia materia né energia con l’ambiente esterno.
• Sistema chiuso — Che scambia energia con l’ambiente circostante.
• Sistema aperto — Che scambia sia materia che energia con l’ambiente esterno.

Un sistema che viene definito 'vivente' è quel sistema termodinamicamente aperto che scambia energia e materia con l’ambiente esterno. A tal proposito, introduciamo la membrana plasmatica che rappresenta la barriera delle cellule ed è fondamentale in quanto:

• Permette alla cellula di isolarsi dall’ambiente esterno.
• Permette gli scambi con l’ambiente esterno grazie alla sua permeabilità e alla sua selettività.

Struttura della membrana cellulare

La struttura della membrana cellulare è definita 'modello a mosaico fluido' ed è costituita da un doppio strato fosfolipidico e da proteine. Il doppio strato lipidico è un fluido bi-dimensionale e la fluidità è fondamentale per la permeabilità, per il trasporto e per le attività enzimatiche.

I fosfolipidi svolgono all’interno della membrana un ruolo fondamentale e sono così costituiti:

• Testa polare — Formata da un glicerolo, dal gruppo fosfato e/o da residui che contengono uno o più gruppi polari —OH; è rivolta verso la componente acquosa del citoplasma o dell’ambiente extracellulare.
• Coda polare — Formata dalle catene idrocarburiche degli acidi grassi che formano il cuore del doppio strato. La lunghezza delle catene degli acidi grassi è di circa 12/20 atomi di carbonio, in media 16-18.

La lunghezza delle catene e la presenza di doppi legami influenzano la fluidità e la permeabilità della membrana.

Ruolo del colesterolo

Altro ruolo fondamentale lo gioca il colesterolo che è il principale sterolo di membrana ed è formato da un gruppo —OH polare che rappresenta la testa e da quattro anelli sterolici e una coda corta di acidi grassi. La sua funzione è quella di limitare la mobilità laterale dei fosfolipidi, di controllare e regolare la fluidità della membrana e di diminuire la permeabilità all’acqua.

Glicolipidi e altre componenti

Ricordiamo poi la presenza di glicolipidi che sono lipidi di membrana modificati grazie all’aggiunta di carboidrati. I glicolipidi si localizzano sulla faccia esterna del doppio strato rivolto verso l’ambiente extracellulare. Questi hanno un effetto protettivo sulla membrana apicale delle cellule epiteliali (da cambiamenti di pH e/o enzimi degradativi), hanno inoltre effetti elettrici, modulano quindi il campo elettrico e la concentrazione di ioni; forniscono poi un isolamento elettrico nella mielina e forniscono adesione cellulare.

All’interno della membrana abbiamo poi i lipidi con funzione strutturale e segnale, e proteine che dettano caratteristiche funzionali delle membrane che sulla base della loro funzione…