La membrana cellulare: descrizione dettagliata di scienze

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Categoria:	Scienze
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Data:	06.06.2005
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La membrana cellulare
La membrana cellulare è di spessore molto ridotto. Esso delimita il citoplasma e separa la cellula dall’ambiente esterno. Ma ciò non vuol dire che la cellula viene isolata. La membrana è infatti semipermeabile, ovvero possiede pori molto piccoli che permettono il passaggio di molecole semplici, tipo acqua , CO2, O2. Tuttavia, grazie ad alcuni meccanismi che la membrana e le parti che la compongono attuano, è possibile che la cellula assorbi anche molecole più complesse. Ciò avviene attraverso le proteine di trasporto. La membrana è perciò non solo semipermeabile, ma anche selettiva. I passaggi di sostanze avvengono dall’esterno all’interno e viceversa.
La membrana cellulare è costituita da un sandwich di fosfolipidi, proteine e colesterolo. Il colesterolo è un lipide inserito nel doppio strato lipoproteico con la funzione di rendere stabili i fosfolipidi alla temperatura corporea.
Il fosfolipide è una molecola complessa, che è formata da una testa polare, in questo caso con cariche elettriche, e da due code apolari, le code dei due acidi grassi per intenderci. Gli elementi del fosfolipide hanno una composizione chimica ben definita e presentano alcune differenze: la testa, a causa della sua carica elettrica, è idrofila e per questo ricerca il contatto con l’acqua; le code invece sono idrofobe, e quindi evitano il contatto con l’acqua. In questo modo i fosfolipidi che formano una membrana si compongono in modo che le teste vengono a diretto contatto con l’acqua interna ed esterna alla cellula (il citoplasma è ricco di acqua), mentre le code rimangono chiuse all’interno del sandwich legandosi reciprocamente con legami chimici secondari. La membrana cellulare si presenta quindi formata da tre strati.
La membrana cellulare può essere considerata come un mosaico fluido, dove ogni singola molecola di proteine e di fosfolipidi è considerata una tessera. Il mosaico è detto fluido perché le molecole sono in parte “mobili” e possono spostarsi in base alle necessità della cellula, per esempio per consentire il passaggio di sostanze nei due sensi. Il citoplasma, sebbene la membrana sia mobile, è sempre protetto perché è stabilmente ancorato, grazie a fibre proteiche, alle proteine presenti sulla membrana. Tali proteine possono anche saldarsi, nel liquido in cui è direttamente immersa la cellula, alle fibre di matrice extracellulare per dare maggiore stabilità.
Le proteine presenti sulla membrana svolgono varie funzioni :
• esse possono svolgere il ruolo di segnali di riconoscimento, grazie alla presenza di una catena di glucidi che, quando si associa direttamente con una proteine di membrana, prende il nome di glicoproteina. Quando invece tale catena di glucidi si associa direttamente alle teste dei fosfolipidi, prende il nome di glicolipide. La porzione glucidica dei glicolipidi e glicoprotidi varia da una specie all’altra, da un individuo all’altro e, all’interno dello stesso individuo, da un organo all’altro. Ciò permette alle cellule embrionali di organizzarsi in tessuti e organo e alle cellule del sistema immunitario di riconoscere le cellule proprie dagli intrusi, ad esempio i batteri o le cellule tumorali.
• Esse possono essere dei catalizzatori. I catalizzatori svolgono la funzione di innescare e poi accelerare una reazione chimica utile alla cellula. Le proteine catalizzatrici si chiamano enzimi. Esse vengono a contatto con il reagente, il quale viene poi trasformato in sostanze utili alla cellula. A volte il reagente subisce varie e più trasformazioni affinché possa raggiungere una forma utilizzabile da parte della cellula stessa. A quel punto si ha il prodotto, che, nel citoplasma, o in un organulo svolgerà una specifica funzione vitale.
• Esse possono avere il compito di trasduzione del segnale. Il segnale è un messaggio chimico, una informazione. Tale informazione arriva alla cellula tramite un messaggero chimico che giunge dal sangue. Esso arriva alla membrana cellulare e si collega alla molecola proteica: l’informazione passa quindi attraverso essa, o attraverso una catena di più molecole proteiche, fino all’interno del citoplasma, dove innesca l’attivazione di altre molecole, fino a quel momento disattivate. A quel punto nella cellula viene attivata una specifica funzione.
La membrana è selettiva. Il passaggio delle sostanze dipende dalle dimen-
sioni della molecola e dalla sua utilità. Esistono vari tipi di passaggi:
• Per diffusione: avviene senza che la cellula spenda energia; è un passaggio spontaneo, passivo. Si verifica perché la membrana cellulare separa due soluzioni con concentrazioni di soluto diverse. Una soluzione è formata da un solvente, che si trova in quantità maggiori, e da un soluto, omogeneamente mescolati. Una soluzione con minore concentrazione di soluto rispetto ad un’altra si dice IPOTONICA. Una soluzione con maggiore concentrazione di soluto rispetto ad un’altra si dice IPERTONICA. Due soluzioni con la stessa concentrazione di soluto si dicono ISOTONICHE. Quando la membrana cellulare separa due soluzioni con concentrazioni di soluto diverse, avviene il fenomeno della diffusione, ovvero avviene il passaggio del soluto da dove è più concentrato a dove è meno concentrato, secondo gradiente. In questo modo si tende a creare una situazione di equilibrio.
• Può accadere che, attraverso la stessa membrana, e all’interno delle stesse soluzioni, possono avvenire due diffusioni distinte e indipendenti fra loro. Per esempio nelle cellule contemporaneamente l’ossigeno diffonde (= si sposta) dall’esterno all’interno, mentre l’anidride carbonica diffonde nel senso inverso. Tale fenomeno è da non confondere con l’osmosi. Infatti, se nella diffusione ciò che passa attraverso la membrana è il soluto, nell’osmosi è il solvente. La situazione di equilibrio che si viene a creare è tuttavia analoga: infatti il solvente passa da dove vi è una minore concentrazione di soluto a dove vi è una maggiore concentrazione.