Membrana cellulare

I LIPIDI

Gli acidi grassi sono un gruppo di lipidi fondamentali per la membrana e sono fatti da un

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gruppo carbossilico COO (degli acidi carbossilici, quindi sono acidi) , la parte di “grasso”

è la catena alifatica formata da una catena di atomi di carbonio, formano legami con atomi

di H oltre che tra atomi di carbonio della catena. Questa molecola è polare (si lega all’acqua

perché ha una carica negativa sulla testa carbossilica), la coda non è polarizzata (non c’è

sbilanciamento di cariche) e quindi non si lega all'acqua, è idrofoba. Una molecola di

questo tipo si chiama satura (tutti i legami tra atomi di carbonio sono singoli). Questa ha

16 atomi di C e quindi viene chiamata C16

Se ad ogni atomo do una sferetta nello spazio ha un’altra forma — il cilindretto che

rappresenta la molecola in questo caso è l’acido palmitico (C16 saturo)

Se io prendo un’altra molecola simile ma al centro ha un doppio legame tra atomi di C (C18) ma nel mezzo ci sono

due atomi di carbonio legati da un doppio legame — in questo caso, l’acido oleico, è un grasso insaturo.

Questa dà di erenza anche dal punto di vista strutturale perché una è ripiegata

su se stessa e l’altra no. La di erenza è che uno è solido (grassi saturi) e l'altro è

liquido(grassi insaturi) — la di erenza è dovuta alla presenza del doppio legame,

gli insaturi reagiscono con interazioni forti una accanto all’altra e si dispongono

in la impacchettandosi, gli insaturi sgomitano per via della piega e quindi non si

compattano tra di loro (interazione tra molecole è ridotta).

I grassi saturi si associano tra di loro e lo fanno al livello delle arterie creando

placche di colesterolo (ateromi), gli insaturi invece scivolano tra di loro e non

creano agglomerati.

più doppi legami ci sono e meglio è (possono essere polinsaturi gli acidi grassi).

Ci sono anche i grassi idrogenati (come la margarina) sono grassi insaturi che

vengono resi saturi attraverso l’idrogenazione (aggiungo atomi di idrogeno che si

legano agli atomi di C rompendo i doppi legami)

In corrispondenza del doppio legame la molecola si ripiega quindi anche se ci sono più atomi di carbonio lo spessore

e la lunghezza è uguale a quella di una molecola con meno atomi di C. Questa caratteristica viene usata dalla natura

unendo molecole sature ed insature per avere uno spessore uguale (stessa lunghezza anche se atomi diversi). 35

le membrane sono fatte con fosfogliceridi — acidi grassi + glicerolo

Il glicerolo è un alcool a 3 atomi di C, ha 3 gruppi OH su cui il gruppo carbossilico può andare a legarsi e si forma

un legame. Così produco un monogliceride poichè ho un lipide attaccato al glicerolo. Siccome ho altri gruppi liberi

posso attaccare più molecole di acidi grassi al glicerolo — se ne attacco tre ho i TRIGLICERIDI (glicerolo + 3

catene di acidi grassi), se ne ho 2 allora si chiamano digliceridi.Non sono coinvolti nella formazione di membrane e

sono idrofobici (funzione energetica nel tessuto adiposo)

Per ottenere un fosfogliceride ci fermiamo a 2 catene di acidi grassi attaccati alla molecola di glicerolo. Posso avere

più combinazioni di acidi grassi, quella più comune è

quella con acido palmitico e un acido oleico. Il terzo

gruppo OH legato al terzo C si lega a un gruppo fosfato.

Su il fosfato posso attaccare un alcool.

Creo un fosfogliceride — al centro ha il glicerolo, gli acidi

grassi stanno sul C2 e C1, sul C3 si trova il fosfato ed al

fosfato aggiunto un’altra molecola che posso scegliere in

base al refettorio della cellula (etanolammina, colina,

serina… —fosfatidilcolina, fosfatidilserina…).

La coda è variabile poiché posso mettere saturi ed insaturi

diversi ed anche la testa è variabile in base a cosa si lega al

gruppo fosfato. La forma della molecola però è questa.

Fosfogliceridi di eriscono tra di loro per queste

caratteristiche.

Il fosfato ha già una carica negativa (come l’alcool) ed

abbiamo una molecola an patica (la testa idro la e la coda idrofobica).

Non ci sono solo i fosfogliceridi per comporre le membrane — la sfingosina è un'alternativa al glicerolo (ha

incorporata una catena di 12 atomi di C) su di essa posso legare un secondo acido grasso (all’azoto).

sfingolipidi

Gli sono equivalenti dei fosfogliceridi ma derivano

dalla s ngosina. Essi possono formare glicos ngolipidi se si

attaccano ad uno zucchero oppure alla cool glico s ngomielina.

In questo caso abbiamo sempre due code, ma sature, ed una testa

con gruppo fosfato e alcool. È sempre an patica ma è più lunga

(catene sature più lunghe) e più rigida, questo da maggiore

capacità di legarsi a molecole

Se parliamo di membrane animale non può mancare il colesterolo

— è piccolo e tozzo nella sua rappresentazione tridimensionale.

Entrambe le molecole (s ngolipidi e glicerofosfolipidi) sono

an patiche e quindi si prestano a formare membrane

Fosfolipidi — lo sono sia s ngolipidi che fosfogliceridi Il colesterolo ha solo una piccola componente

idro la (il resto è tutto idrofobo). Questo lo

rende diverso dai fosfolipidi perchè hanno una

grande testa polare. 36

I Fosfolipidi in acqua si dispongono con le teste a contatto con l’acqua (esterno ed interno della cellula) e le code in

aria (vale a dire tra di loro) — si è scoperto che la membrana era un doppio strato fosfolipidico e non un singolo

strato attraverso un esperimento dei biologi Garter e Grendel che presero del sangue e lo guardarono al microscopio.

Sapendo il volume della cellula e contando quante ne ho in 1 mm cubo (densità) posso sapere quanti globuli rossi

ho nella provetta. Vengono rotte le cellule per studiare le loro membrane e i fosfolipidi che le compongono vengono

stesi sull’acqua. Prendo il preparato di lipidi isolati e lo stendo sull’acqua dove si osservano fenomeni di rifrazione

che mi fanno vedere dove si trovano i lipidi. Costruisco la bilancia di Langmuir dove ho una barriera che posso

spostare e dell'acqua dove si trovano i lipidi. Sposto la barriera in modo tale da far occupare ai lipidi tutto lo spazio

disponibile e so così qusale è l’aria di membrana che ho isolato. Misuro la super cie dell’esperimento, stimo dal

microscopio la super cie di un globulo rosso (sapevo quanti globuli

rossi avevo isolato) e quindo riesco a calcolare la super cie totale di

membrana dei globuli rossi visti al microscopio. La misura della

super cie ottenuta attraverso la bilancia di Langmuir però è il doppio

di quella totale stimata. Questo si spiega dicendo che i lipidi si appaiano

creando un doppio stato di molecole. La cellula infatti ha acqua sia

fuori che dentro e si dispongono a doppio starato con teste idro le a

contatto con estertno ed interno (non fa una micella e neanche un liposoma). Questa disposizione dei lipidi mi da la

struttura trilaminare chiaro (le code) e scuro

(le teste) Per arrivare ad avere 7,5 nm di spessore dobbiamo aggiungere anche le proteine di membrana.

Tutto si muove, le molecole di acqua se trovano spazio nella membrana. All’interno del doppio strato fosfolipidi si

crea una zona antipatica che esclude la presenza dell’acqua. Le molecole d’Acqua se trovano uno spazio vanno nello

spazio della membrana tra le teste

Le molecole si autoassemblano — essendo molecole an patiche il miglior modo per organizzarsi in acqua è questo e

lo fanno spontaneamente. Può anche

autoripararsi — se faccio un buco

nella membrana essa si ripara perchè i

fosfolipidi vogliono tornare ad essere

coesi tra di loro. La membrana non

scoppia ma si allarga e si richiude.

Legge di assemblaggio spontaneo.

si può entrare con capillari di vetro

dentro la cellula e non si rompe,

quando lo estraggo non scoppia, la membrana si

richiude — riesce ad autoconservarsi (questo accade

in acqua poichè le molecole an patiche vogliono

disporsi così)

La membrana se fosse statica una volta fatto il buco

esso rimarrebbe — nel telaio della cellula le molecole sono capaci di richiudersi e

muoversi — la membrana è una struttura uida e dinamica.

fluido bidimensionale

La membrana è un : è come se fosse un liquido e

questo dipende da quante code insature o sature ha e dipende anche dalla temperatura. 37

Se ci fosse un doppio strato solo saturo , i fosfolipidi si a ancherebbero tutti insieme in modo cristallino (sarebbe

tutto più solido) la sua uidità diminuisce. Si diminuisce la uidità abbassando la temperatura — le molecole

smettono di muoversi ed iniziamo a solidi care. Una membrana ricca di lipidi saturi avrà una maggiore capacità a

solidi care e perdere uidità.

Se prendo fosfolipidi insaturi (per via delle pieghe stanno più lontani) e non creano reticolo cristallino — aumenta

la uidità. Le cellule umane non hanno questo problema perché la nostra temperatura è costante.

I lieviti invece stanno bene in un ambiente a temperatura maggiore ma possono stare anche al freddo (gestiscono

bene i cambi de temperatura) — il lievito in frigo riduce la uidità della membrana, per evitare questo problema

inizia a produrre fosfolipidi insaturi e cambia la loro percentuale nella membrana.

Il salmone è ricco di acidi grassi insaturi — lui deve controllare la uidità della membrana perché vive a temperature

basse (deve avere membrane insature) Il colesterolo ha una testina idro la che

viene messa nell’ambiente acquoso, il resto

sta in una porzione del doppio strato — se

ho degli spazi tra le molecole (membrana

ricca di fosfolipidi insaturi) le molecole di

colesterolo vi entrano anche se poi si

fermano trovando le code idrofobe (la

membrana quindi diventa più permeabile e

più uida) — la membrana plasmatica deve

essere meno permeabile e quindi più satura (deve essere più sicura). La membrana degli organelli in base alla loro

funzione può avere una membrana più o meno permeabile. Potrebbe anche accadere che alcune molecole trovino

uno spazio tra le code idrofobe (insature) e quindi riescano a passare all’interno della cellula.

Per salvare gli spazi e evitare che le molecole possano passare dalla membrana plasmatica si

deve mettere delle molecole di colesterolo negli spazietti dove c’era l'acqua. Il colesterolo

quindi :

1. Crea super ci di contatto con le code idrofobiche — interazioni con il colesterolo e

le molecole di lipidi a cui è accanto. Aumentano le interazioni e viene stabilizzata la

struttura, diminuisce però la fluidità ed anche la permeabilità.

2. Il col