Membrane cellulari

4: Le membrane cellulari

La membrana citoplasmatica regola l’entrata e l’uscita delle sostanze dalla cellula e del materiale

nella cellula (come l'omeostasi cellulare e la comunicazione).

La membrana citoplasmatica rappresenta il confine della vita, la barriera che separa ogni cellula

vivente dall’ambiente circonstante e controlla il traffico fra l’interno e l’esterno della cellula che

delimita. La membrana citoplasmatica è caratterizzata da permeabilità selettiva, ossia consente ad

alcune sostanze di attraversarla più facilmente di altre. La capacità della cellula di controllare gli

scambi chimici con l’ambiente è un aspetto cruciale per la vita stessa ed è proprio la membrana con

le sue molecole costitutive che rende possibile tale selettività.

Funzioni della membrana:

1. delimita i contorni della cellula e dei suoi organuli;

2. costituiscono i siti di specifiche proteine (enzimi e recettori);

3. assicurano e regolano i processi di trasporto;

4. contengono i recettori necessari per rilevare i segnali esterni;

5. forniscono i meccanismi per il contatto, la comunicazione e l’adesione cellula-cellula.

I fosfolipidi

Lipidi e proteine sono i costituenti fondamentali delle membrane, anche se i carboidrati rivestono

una certa importanza. I lipidi presenti in maggior quantità nelle strutture membranose sono i

fosfolipidi; la capacità di queste molecole di dar vita alle membrane è una proprietà intrinseca

riconducibile alla loro

struttura chimica. Un

fosfolipide è una molecola

anfipatica, costituita da una

regione idrofila e da una

idrofoba. Questo

orientamento molecolare

massimizza il contatto tra le

regioni idrofile delle proteine

e l’acqua presente nel citosol

e nel fluido extracellulare,

mantenendo le loro parti

idrofobe in un ambiente non

acquoso.

Anche altri lipidi, i glicolipidi, costituiscono le membrane, soprattutto nelle cellule nervose. Alcuni

glicolipidi sono gli antigeni dei globuli rossi, sulla base dei quali distinguiamo i gruppi sanguigni.

Formano due legami estere e un legame con un gruppo fosfato.

In acqua in piccole quantità formano micelle.

Le membrane negli archei e nei batteri

I modelli di membrana citoplasmatica

La lunghezza degli acidi grassi e la presenza di

doppi legami influenzano la fluidità della

membrana.

Il modello a mosaico fluido

La disposizione delle molecole all’interno della

membrana citoplasmatica è chiamata modello a

mosaico fluido, la membrana è un mosaico di molecole

proteiche immerse in un doppio strato fluido di fosfolipidi.

Tuttavia, le proteine non sono distribuite casualmente

all’interno della membrana. Spesso, gruppi di proteine sono

associati in zone specializzate e durevoli in cui le stesse

svolgono le loro normali funzioni. La maggior parte dei lipidi

e alcune proteine possono spostarsi lateralmente, ossia sul

piano della membrana. In aggiunta, molto raramente un lipide

potrebbe ribaltarsi trasversalmente (movimento di flip-flop)

attraverso la membrana, passano da uno strato fosfolipidico

all’altro.

Il movimento laterale dei fosfolipidi all’interno delle

membrane è rapido. Le proteine sono molto più voluminose

dei lipidi e, di conseguenza, si muovono più lentamente;

tuttavia alcune proteine di membrana vanno effettivamente

incontro a spostamenti.

Al diminuire della temperatura, una membrana rimane fluida

fino a quando i fosfolipidi non formano uno stretto

impaccamento e la membrana va incontro a solidificazione.

La temperatura di solidificazione della membrana dipende

dalla qualità dei fosfolipidi che la compongono. Se la

membrana è ricca in fosfolipidi a elevato contenuto di code

idrocarburiche insature rimane fluida a temperature più basse.

Il colesterolo

Il colesterolo aumenta la viscosità della membrana o la diminuisce (adattamento omeoviscoso).

Le proteine di membrana sono organizzate in un modello a mosaico fluido.

Sono presenti delle proteine intrinseche nella membrana. Se le proteine attraversano solo una parte

di membrana vengono chiamate monotopiche, mentre se la attraversano completamente si

chiamano multipasso. In alcuni casi ci sono più monomeri collegati insieme e attraversano la

membrana.

Le proteine periferiche sono collegate e ancorate al doppio strato lipidico.

Struttura e polarità della membrana citoplasmatica

Il glicocalice

In alcune cellule animali i gruppi glucidici delle

glicoproteine e dei glicolipidi formano un

rivestimento superficiale chiamato glicocalice

(glicoroteine rivolte verso l’esterno che formano

una struttura). È il primo punto di contatto con il

materiale.

Produzione della membrana citoplasmatica

Nel sistema endomembranoso si formano delle

vescicole che vengono rilasciate dal reticolo

endoplasmatico o dall’apparato di Golgi. La

vescicola si rovescia dall’interno verso

l’esterno.

Le membrane vengono modificate anche

chimicamente, deve infatti essere fluido per

essere più facilmente modificabile.

Le funzioni delle proteine di membrana

1. trasporto – far passare le sostanze tra interno ed esterno

2. attività enzimatica – promuovono alcuni processi

3. trasduzione del segnale

4. adesioni tra cellula e cellula

5. riconoscimento cellulare

6. adesione del citoscheletro alla matrice extracellulare

Cosa passa spontaneamente o cosa no?

Passano spontaneamente le sostanze idrofobe (idrocarburi, O₂, CO₂).

Non passano spontaneamente le sostanze idrofile, polari, ioniche, H₂O – hanno un guscio di

idratazione. Il passaggio di queste è permesso dalle acquaporine, che sono proteine di membrana.

Le proteine di membrana e trasduzione del segnale Le proteine di membrana con

funzioni di trasporto

consentono lo specifico