Membrana cellulare

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Membrana cellulare

Definizione

La membrana cellulare, nota anche come membrana plasmatica, è un doppio strato di lipidi e proteine che circonda una cellula. Separa il citoplasma (il contenuto della cellula) dall’ambiente esterno. È una caratteristica di tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche.

Funzione della membrana cellulare

La membrana cellulare dà alla cella la sua struttura e regola i materiali che entrano ed escono dalla cella. È una barriera selettivamente permeabile, cioè permette ad alcune sostanze di passare, ma non ad altre. Come un ponte levatoio destinato a proteggere un castello e a tenere fuori i nemici, la membrana cellulare permette solo a certe molecole di entrare o uscire.

Crossing the Membrane

Piccole molecole, come l’ossigeno, di cui le cellule hanno bisogno per svolgere le funzioni metaboliche come la respirazione cellulare, e l’anidride carbonica, un sottoprodotto di queste funzioni, possono facilmente entrare e uscire attraverso la membrana. Anche l’acqua può attraversare liberamente la membrana, anche se lo fa ad una velocità più lenta.

Tuttavia, le molecole altamente cariche, come gli ioni, non possono passare direttamente, né le grandi macromolecole come i carboidrati o gli aminoacidi. Invece, queste molecole devono passare attraverso le proteine che sono incorporate nella membrana. In questo modo, la cellula può controllare il tasso di diffusione di queste sostanze.

Un altro modo in cui la membrana cellulare può portare molecole nel citoplasma è attraverso l’endocitosi. Il processo inverso, in cui la cellula consegna il contenuto al di fuori della barriera della membrana, è chiamato esocitosi.

L’endocitosi include la fagocitosi (“mangiare le cellule”) e la pinocitosi (“bere le cellule”). Durante questi processi, la membrana cellulare forma una depressione, circondando la particella che sta inghiottendo. Poi si “pizzica” per formare una piccola sfera di membrana chiamata vescicola che contiene la molecola e la trasporta dove sarà usata nella cellula.

Le cellule possono anche consegnare sostanze attraverso la membrana cellulare all’ambiente esterno attraverso l’esocitosi, che è l’opposto dell’endocitosi. Durante l’esocitosi, le vescicole si formano nel citoplasma e si spostano verso la superficie della membrana cellulare. Qui, si fondono con la membrana e rilasciano il loro contenuto all’esterno della cellula. L’esocitosi rimuove i prodotti di scarto della cellula, che sono le parti di molecole che non sono usate dalla cellula, compresi i vecchi organelli.

Segnalazione alla membrana cellulare

La membrana cellulare gioca anche un ruolo importante nella segnalazione e comunicazione cellulare. La membrana contiene diverse proteine incorporate che possono legare molecole che si trovano all’esterno della cellula e trasmettere messaggi all’interno della cellula.

Importante, queste proteine recettrici sulla membrana cellulare possono legarsi a sostanze prodotte da altre aree del corpo, come gli ormoni. Quando una molecola si lega al suo recettore bersaglio sulla membrana, avvia una via di trasduzione del segnale all’interno della cellula che trasmette il segnale alle molecole appropriate.

Come risultato di queste vie di segnalazione spesso complesse, la cellula può eseguire l’azione specificata dalla molecola di segnalazione, come fare o fermare la produzione di una certa proteina.

In che modo la struttura della membrana cellulare le permette di svolgere queste funzioni?

Struttura della membrana cellulare

La membrana cellulare è costituita da un bilayer fosfolipidico. I fosfolipidi sono molecole lipidiche composte da una testa di gruppo fosfato e due code di acidi grassi. Le proprietà delle molecole di fosfolipidi permettono loro di formare spontaneamente una membrana a doppio strato.

La testa del gruppo fosfato di un fosfolipide è idrofila, mentre la coda del fosfolipide è idrofoba. Questo significa che il gruppo fosfato è attratto dall’acqua, mentre la coda è respinta dall’acqua.

Quando sono in acqua o in una soluzione acquosa (anche all’interno del corpo) le teste idrofobiche dei fosfolipidi si orientano per essere all’interno, il più lontano possibile dall’acqua. Al contrario, le teste idrofile saranno all’esterno, a contatto con l’acqua. Il risultato è che si forma un doppio strato di fosfolipidi, con le teste idrofobiche che si raggruppano al centro e le code idrofile che formano l’esterno della struttura. Il termine tecnico per questo doppio strato di fosfolipidi che forma la membrana cellulare è un bilayer fosfolipidico.

Fattori associati alla membrana

Oltre al bilayer fosfolipidico, la membrana cellulare contiene anche molecole lipidiche, soprattutto glicolipidi e steroli. Uno sterolo importante è il colesterolo, che regola la fluidità della membrana cellulare nelle cellule animali. Quando c’è meno colesterolo, le membrane diventano più fluide, ma anche più permeabili alle molecole. La quantità di colesterolo nella membrana aiuta a mantenere la sua permeabilità in modo che la giusta quantità di molecole possa entrare nella cellula alla volta.

La membrana cellulare contiene anche molte proteine diverse. Le proteine costituiscono circa la metà della membrana cellulare. Molte di queste proteine sono proteine transmembrana, che sono incorporate nella membrana ma sporgono su entrambi i lati (cioè, attraversano l’intero bilayer lipidico).

Alcune di queste proteine sono recettori, che si legano a molecole segnale. Altre sono canali ionici, che sono l’unico mezzo per permettere agli ioni di entrare o uscire dalla cellula. Gli scienziati usano il modello del mosaico fluido per descrivere la struttura della membrana cellulare. La membrana cellulare ha una consistenza fluida perché è composta in gran parte da fosfolipidi, e per questo le proteine si muovono liberamente sulla sua superficie. La moltitudine di proteine e lipidi diversi nella membrana cellulare le danno l’aspetto di un mosaico.

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