Membrana cellulare, Biologia cellulare

Le membrane cellulari: composizione e struttura

Funzioni della membrana plasmatica

La membrana plasmatica svolge diverse funzioni essenziali per la cellula, tra cui la permeabilità, la diffusione passiva semplice e facilitata, il trasporto attivo e l'endocitosi.

La cellula è l'unità morfo-funzionale vivente. In quanto tale, deve avere un confine per mantenere distinte le relazioni interne da quelle esterne. Questa distinzione sta alla base dell'identità cellulare. In assenza di un confine tra ambiente intracellulare e ambiente extracellulare, non ci sarebbe una cellula vera e propria.

La membrana plasmatica isola la cellula dall'ambiente esterno. Deve quindi soddisfare due esigenze opposte: mantenere l'integrità strutturale pur consentendo scambi metabolici con l'ambiente esterno. La membrana cellulare è specializzata per contenere e comunicare. Essa racchiude la cellula in un ambiente avente composizione chimica diversa rispetto all'ambiente esterno, delimitando dunque un comparto intracellulare. Possiede inoltre la capacità di movimento ed espansione, e la capacità di importare ed esportare molecole.

Composizione della membrana

La membrana è costituita da due strati comprendenti tre diversi composti chimici: lipidi, proteine e glucidi.

I fosfolipidi sono composti da molecole di glicerolo, contenenti tre gruppi carbonio e acidi grassi. I fosfolipidi di membrana formano una molecola anfipatica che presenta una testa polare idrofila e una coda apolare idrofoba. Gli acidi grassi sono lunghe catene idrocarburiche e possono essere saturi o insaturi. La presenza di un doppio legame tra due atomi di carbonio successivi impone una piegatura della catena idrocarburica, detta ginocchio. La catena idrocarburica dell'acido grasso è di per sé apolare.

I fosfolipidi in acqua si associano per dare un doppio strato grazie alla forma cilindrica delle molecole anfipatiche. Le catene idrofobe di acidi grassi si associano tra loro e non sono in contatto con l'acqua, mentre lo sono le teste idrofile. Un fosfolipide che viene posto in un ambiente acquoso tenderà ad orientarsi in modo tale da esporre la testa polare all'acqua e a nascondere la coda idrofoba.

Le membrane plasmatiche presentano un doppio strato lipidico perché le code idrofobe di acidi grassi tenderanno a disporsi all'interno del doppio strato e a comunicare tra loro, mentre le teste idrofile tenderanno ad esporsi sul lato esterno, rivolto verso l'acqua. I doppi strati fosfolipidici si richiudono spontaneamente su se stessi; il doppio strato fosfolipidico planare con margini esposti all'acqua è sfavorito energeticamente mentre un comparto chiuso, delimitato dal doppio strato lipidico, è favorito energeticamente.

Il colesterolo forma un legame a idrogeno con le teste polari dei lipidi.