Membrana cellulare: cos’è, caratteristiche e funzione

Le membrane cellulari lo sono insieme di involucri lipidici e proteici che racchiudono il contenuto cellulare. Sono fondamentalmente costituiti da due fogli lipidici sovrapposti, come sacche o sacche chiuse. In questo modo la cellula viene separata dall’ambiente che la circonda e può svolgere le sue funzioni di sopravvivenza.

Sia le cellule procariotiche che quelle eucariotiche hanno membrana plasmatica che circonda e concentra i componenti della cellula. Inoltre, le cellule eucariotiche hanno organelli al loro interno, che sono compartimenti racchiusi nella membrana, come i mitocondri, il nucleo e i vacuoli.

Il modello delle membrane biologiche attualmente riconosciuto come mosaico fluido è stato proposto da SJ Singer e GL Nicholson.

Caratteristiche delle membrane cellulari

Le membrane cellulari hanno le seguenti caratteristiche:

  • Dinamico: I componenti della membrana non sono fissi e immobili in posizione. I fosfolipidi possono passare da un lato all’altro della membrana, inoltre si muovono sullo stesso piano.
  • Fluido: la fluidità della membrana dipende dalla composizione e dalla temperatura.
  • semipermeabile: la membrana cellulare è permeabile a determinate molecole, a seconda della loro affinità per i lipidi. Piccole molecole non polari come ossigeno O2 e anidride carbonica CO2 si diffondono facilmente attraverso la membrana. Ioni come sodio Na+, idrogeno H+ o calcio Ca2+ attraversano la membrana attraverso le proteine.
  • selettivo: le proteine ​​di membrana consentono il passaggio di alcune molecole. Ad esempio, il trasportatore del glucosio non lascia passare il galattosio, che è una molecola molto simile al glucosio.
  • asimmetrico: il monostrato extracellulare esterno del doppio strato lipidico è diverso dal monostrato intracellulare interno. Questa asimmetria è particolarmente importante quando si convertono i segnali extracellulari all’interno della cellula.
  • Diversità: Le membrane plasmatiche possono avere da 500 a 1000 diversi tipi di lipidi e circa il 30% delle proteine ​​delle cellule eucariotiche si trovano nelle membrane.
  • Potenziale elettrico: quando ci sono differenze di concentrazione di ioni su un lato della membrana e l’altro, l’energia potenziale viene immagazzinata sotto forma di gradienti elettrochimici.

Funzioni della membrana plasmatica

La membrana plasmacellulare svolge diverse funzioni.

barriera selettiva

A causa dell’interno idrofobico del doppio strato lipidico, il passaggio delle molecole polari attraverso la membrana è limitato. Questa funzione come barriera consente alla cellula di mantenere determinati composti all’interno del citoplasma o degli organelli.

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Tuttavia, la cellula deve consentire alle molecole e agli ioni idrosolubili come nutrienti di entrare e ai prodotti di scarto di uscire. Per questo ci sono trasportatori e canali di membrana. Ad esempio, la pompa sodio-potassio è un trasportatore che introduce due ioni K+ potassio ed elimina tre ioni Na+ sodio utilizzando l’energia dell’ATP.

comunicazione intercellulare

Negli organismi superiori, le cellule hanno la proprietà di comunicare tra loro attraverso recettori proteici e molecole di segnalazione. Esistono quattro meccanismi noti di comunicazione tra le cellule:

  1. comunicazione dipendente dal contatto: due cellule stabiliscono un contatto fisico diretto. Ad esempio, le cellule del sistema immunitario.
  2. comunicazione paracrina: una cellula rilascia un composto che raggiunge un’altra cellula molto vicina. Ad esempio, il segnale trasmesso da una cellula nervosa alla cellula muscolare.
  3. comunicazione endocrina: In questo caso, le cellule rilasciano molecole di segnalazione o ormoni attraverso il flusso sanguigno per agire sulle cellule su lunghe distanze. Ad esempio, le cellule beta del pancreas secernono l’ormone insulina che viaggia attraverso il sangue fino al resto del corpo.
  4. comunicazione sinaptica: quando un neurone viene stimolato, invia un segnale elettrico lungo l’assone e alla fine dell’assone vengono rilasciati neurotrasmettitori che si legano ai recettori sul terminale postsinaptico di un altro neurone.

motilità cellulare

La locomozione di alcune cellule è una funzione della membrana plasmatica, tramite ciglia, flagelli o movimento ameboidale. I meccanismi di endocitosi ed esocitosi sono prodotti dal movimento di porzioni della membrana per intrappolare o rilasciare materiale.

forma cellulare

La varietà di forme che le cellule presentano sono in accordo con la loro funzione. La membrana cellulare e il citoscheletro aiutano a mantenere la forma cellulare.

segnalazione cellulare

Nella membrana plasmatica sono presenti elementi che consentono la ritrasmissione dei segnali extracellulari all’interno della cellula. Ad esempio, la fosfolipasi C è un enzima di membrana che agisce sul fosfatidil inositolo 3-fosfato. Questo produce nuovi elementi nella catena di segnalazione chiamati “secondi messaggeri”.

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struttura della membrana cellulare

Le membrane biologiche sono costituite da un doppio strato continuo di lipidi, il doppio strato lipidico. Questi lipidi sono fosfolipidi, caratterizzati dall’avere un’estremità idrofila o una testa polare e un’altra estremità idrofobica. Questa struttura è larga 5 nm.

Mentre il doppio strato lipidico fornisce la struttura di base per tutte le membrane cellulari, sono le proteine ​​che svolgono funzioni specifiche come il trasporto e il riconoscimento. Le proteine ​​possono passare attraverso la membrana o rimanere in superficie.

zattere lipidiche

Le zattere lipidiche sono conosciute come determinate regioni della membrana plasmatica che si muovono attraverso di essa come se fossero “zattere nel mare”. Queste regioni sono note per essere ricche di sfingolipidi e colesterolo e contengono proteine ​​che danno loro stabilità.

Composizione della membrana plasmatica

Rappresentazione della membrana plasmatica nelle cellule eucariotiche.

La membrana è composta da lipidi e proteine ​​con funzioni specifiche. Alcuni di questi lipidi e proteine ​​​​potrebbero aver attaccato catene di carboidrati in misura minore.

Lipidi della membrana plasmatica

I lipidi di membrana più abbondanti sono fosfolipidi. Questi hanno un’estremità o testa polare, con un’affinità per l’acqua, e un’estremità apolare, composta da due code di acidi grassi idrofobi. Tra i principali fosfolipidi abbiamo i fosfogliceridi (fosfatidiletanolammina, fosfatidilserina e fosfatidilinositolo) e la sfingomielina.

Oltre ai fosfolipidi, l’altro lipide nelle membrane lo è colesterolo, che si trova principalmente nelle cellule animali eucariotiche. Nelle piante non c’è colesterolo nelle membrane; esistono invece altri tipi di steroli, come lo stigmasterolo e il sitosterolo. L’ergosterolo si trova nella membrana plasmatica dei funghi.

Nelle cellule animali, glicolipidi Si trovano nel monostrato esterno della membrana. Questi glicolipidi sono composti da lipidi e carboidrati e svolgono un ruolo importante nel riconoscimento cellulare. Esempi di questi sono i gangliosidi e i galattocerebrosidi.

Vedi anche Lipidi.

Proteine ​​della membrana plasmatica

Le proteine ​​di membrana possono essere incorporate nel doppio strato lipidico in diversi modi. Le proteine ​​transmembrana si incrociano da un lato all’altro; sono anche chiamati proteine ​​intere. Esempi di proteine ​​integrali sono recettori e trasportatori.

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Il canali Sono proteine ​​integrali di membrana che consentono il passaggio delle molecole da un lato all’altro. Ad esempio, le acquaporine sono canali d’acqua.

Altre proteine ​​sono “sedute” in superficie senza passare attraverso la membrana; questi sono conosciuti come proteine ​​periferiche. Esempi di proteine ​​periferiche sono il citocromo c dei mitocondri e la spetrina degli eritrociti Nella membrana sono presenti anche enzimicome la fosfolipasi C, importante nella segnalazione intracellulare.

Il recettori cellulari Sono proteine ​​con la capacità di legare molecole o composti all’esterno della cellula e inviare un segnale al suo interno. È come un campanello che, quando suona, annuncia alla cella che qualcosa fuori aspetta una risposta. Ad esempio, quando l’insulina si lega al suo recettore sulla membrana, attiva il meccanismo cellulare che consente al glucosio di entrare nella cellula.

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