Membrana cellulare

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Membrana cellulare

La membrana cellulare o plasmatica e’ la struttura che delimita esternamente la cellula, sia eucariotica che procariotica, separando il comparto intracellulare da quello extracellulare.

Svolge le seguenti funzioni:

tenere concentrate tutte le sostanze indispensabili alla vita: è proprio la membrana plasmatica che ha permesso a molecole biologiche come le proteine e i nucleotidi di raccogliersi assieme in opportune concentrazioni;
di difesa mantenendo fuori dalla cellula le sostanze dannose
rendere possibile la comunicazione con l’esterno: infatti la cellula non è un mondo isolato in quanto molte sostanze possono entrare ed uscire dalla cellula e quindi la membrana plasmatica ha il compito di controllare il transito di queste sostanze
permettere la comunicazione intracellulare; infatti tutte le cellule comunicano tra loro mediante segnali chimici, che possono modificarne l’attività (per esempio un dato segnale può incrementare la produzione di una certa proteina ad opera di un determinato tipo di cellule).

E’ fondamentalmente costituita da un doppio strato fosfolipidico contenente una grande quantità di proteine,una piccola percentuale di glucidi e, nelle cellule animali, numerose molecole di colesterolo.
Oltre ai fosfolipidi sono presenti glicolipidi e .glicoproteine .

I glicolipidi sono associazioni covalenti tra molecole lipidiche e brevi catene di carboidrati (oligosaccaridi). I glicolipidi si trovano solo sulla faccia esterna delle membrane Essi svolgono un ruolo importante nell’attività delle cellule nervose e anche nelle funzionalità di alcuni organuli. In questo ultimo caso, i glicolipidi sono presenti sulla faccia citoplasmatica dell’organulo, che è di fatto quella esterna.
La glicoproteine sono invece associazioni covalenti tra molecole proteiche e brevi catene di carboidrati. Se le catene sono più lunghe, non si parla di glicoproteine ma più propriamente di proteoglicani.
Le glicoproteine si trovano sulla faccia esterna della membrana, come i glicolipidi, e con essi contribuiscono a formare il glicocalice, un involucro che protegge dal danneggiamento meccanico e facilita il movimento delle cellule, rendendo la loro superficie più scivolosa e lubrificata, assorbendo acqua.

Per quanto questa azione sia rilevante, la funzione più impor-tante del glicocalice è però quella di consen-tire il riconoscimento tra le cellule che devo-no interagire tra loro in un organismo pluricel-lulare.
La membrana cellulare presenta inoltre asim-metria strutturale e funzionale, i due strati di fosfolipidi hanno difatti composizione diversa, il monostrato interno è più fluido di quello esterno per la presenza di più acidi grassi insaturi e quello interno risulta polarizzato negativamente per la presenza di un fosfolipide (fosfatidilserina) molto polare.

Le proteine di membrana hanno svariate funzioni:

riconoscimento . Particolari siti sulla proteina vengono riconosciuti, permettendo l’aggancio. Caratteristica presente nel sistema immunitario.
Comunicazione. Le cellule comunicano tra di loro in vari modi. Una cellula può inviare un segnale ad una cellula adiacente, o ad una cellula molto lontana attraverso mediatori chimici tipo ormoni. Il sistema nervoso per far comunicare le cellule sfrutta proteine recettrici che sporgono sulla membrana.
Trasporto. Dal momento che la membrana cellulare ha una permeabilità selettiva, molte sostanze per entrare nella cellula sfruttano proteine canale. Un esempio è quello fornito da particolari proteine dette acquaporine. Sono proteine quaternarie formate da quattro catene polipeptidiche, importanti perché garantiscono il passaggio di molecole d’acqua, che quindi non transiterebbe per sola diffusione, controllando così il contenuto idrico all’interno della cellula. Sembra che ne esistano di specifiche in organi tipo il rene e il cristallino e che l’alterazione della loro corretta funzionalità determini malattie gravi quali la cataratta congenita o il diabete insipido. Nessuno ione passerebbe invece attraverso le acquaporine
Supporto strutturale. Tipico di proteine di membrana del lato interno citoplasmatico. Si agganciano al citoscheletro interno garantendo alla cellula di mantenere una determinata forma.

Possiamo inoltre classificare le proteine in base al loro modo di associarsi alla membrana cellulare in:

Proteine transmembrana o proteine integrali. Sono quelle disposte attraverso tutta la struttura della membrana. Entrano quindi attraverso il doppio strato lipidico, interagendo con le code idrofobiche dei fosfolipidi con regioni apolari peptidiche disposte con una struttura secondaria ad α-elica. Alcune proteine integrali interagiscono solo parzialmente con lo strato mediano della membrana sporgendo solo da un lato.
Proteine periferiche. Non fanno propriamente parte della struttura portante della membrana, ma vi si trovano connesse attraverso legami ai lipidi di membrana o alle proteine integrali. Si possono trovare sia sulla faccia rivolta verso il citoplasma sia su quella esterna.

Il rapporto quantitativo tra proteine e lipidi è molto variabile tra i diversi tipi di membrane, ed è associato alle loro proprietà funzionali.
Le membrane più ricche di proteine risultano molto permeabili. Possono avere quindi ruoli molto importanti nella comunicazione (vedi la membrana esterna dei mitocondri).
Le membrane più ricche di lipidi hanno invece una funzione di isolamento (vedi la guaina mielinica delle fibre nervose)

La membrana plasmatica è una struttura flessibile a base di lipidi, disseminata qua e là di proteine e ricca al suo esterno di carboidrati: la possiamo immaginare come un mare di lipidi in cui galleggiano le proteine. La membrana plasmatica è infatti talmente fluida che la maggior parte dei suoi componenti può spostarsi liberamente in senso laterale, all’interno del doppio strato, formando configurazioni diverse, dette mosaici. In altre parole, la membrana si trasforma in continuazione. Per questa ragione, per riferirsi alla struttura della membrana plasmatica si parla di modello a mosaico fluido, introdotto nel 1972 da Singer and Nicolson e chiamato anche Modello di Singer.. Un mosaico di proteine mobili nell’ambiente fluido della membrana. I lipidi si comportano come “fluidi”, in grado cioè di muoversi nelle due dimensioni attraverso diffusione laterale rotazione, flip-flop. La fluidità (o il suo contrario la viscosità) di una membrana cellulare è influenzata da tanti fattori:

lunghezza delle code idrofobiche dei fosfolipidi. Più corti sono gli acidi grassi e maggiore è la fluidità
presenza di acidi grassi insaturi. Più sono presenti negli acidi grassi doppi o tripli legami e maggiore è la fluidità
presenza nel doppio strato di colesterolo (nelle cellule animali) che tende a diminuire la fluidità ad alte temperature, aumentandola invece a bassa temperatura.

Il colesterolo si inserisce tra gli spazi delle code di fosfolipidi , tra i gomiti degli acidi grassi insaturi, legandosi con deboli legami idrogeno.
Il rapporto nelle cellule animali tra colesterolo e fosfolipidi è1:1

Fonte: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/file/3H/LA%20CELLULA.doc

Autore del testo: appunti di biologia Patrizia Moscatelli

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