Citologia 11 - Membrana cellulare
La membrana cellulare (chiamata anche membrana plasmatica o plasmalemma) rappresenta il rivestimento esterno della cellula.
Essa racchiude e protegge il citoplasma e gli organuli citoplasmatici.
La membrana forma una sorta di barriera tra l’ambiente interno alla cellula (detto anche compartimento intracellulare) e quello esterno alla cellula (compartimento extracellulare).
La membrana cellulare non ha una struttura rigida ma i suoi componenti costitutivi hanno una certa mobilità. Per questo motivo è detta “a mosaico fluido”(... una sorta di mare in continuo movimento).
Gli elementi costitutivi della membrana sono essenzialmente tre:
● componente lipidica
● componente proteica
● componente glucidica.
Componente lipidica
La componente lipidica consiste in 2 tipi di molecole:
● Fosfolipidi: sono i principali costituenti della membrana. Sono costituiti da una testa polare e due code idrofobiche e quando si trovano immersi in acqua si dispongono a formare
sospensioni di micelle e liposomi. Le micelle sono delle sfere che racchiudono all’interno le code idrofobiche ed espongono nella superficie di contatto con l’acqua le teste polari. Nei liposomi,
invece si forma una sfera cava delimitata da un doppio strato fosfolipidico che si interfaccia con l’acqua all’interno ed all’esterno. La struttura della membrana cellulare è quella di un grande liposoma al cui interno sono contenuti tutti gli
organuli cellulari (nucleo, reticolo endoplasmatico ecc). Si distinguono due categorie di fosfolipidi:
○ Glicero-fosfolipidi derivano dai trigliceridi per sostituzione di un acido grasso con un gruppo fosfato più un gruppo R (colina, etanolammina, inositolo). La testa polare contiene un gruppo fosfato mentre le due code sono costituite da acidi grassi. I glicero-fosfolipidi si dispongono a formare un doppio strato, con le teste rivolte verso l’esterno e l’interno della cellula, e le code rivolte nello spazio compreso tra le due file di teste.
○ Sfingolipidi, formati anch’essi da una testa polare e da due code idrofobe, però hanno una composizione chimica diversa dai
glicero-fosfolipidi. Infatti, sono formati dalla sfingosina (un amminoalcol) che si lega ad un acido grasso, ad un gruppo fosfato e ad un altro gruppo polare che conferisce il nome e le caratteristiche agli sfingolipidi. Nella membrana citoplasmatica gli sfingolipidi si trovano intercalati tra i glicero-fosfolipidi. Il ruolo principale degli sfingolipidi è quello di formare, assieme alle molecole di colesterolo, i cosiddetti “raft
” (zattere), strutture lipidiche che si muovono con
estreme facilità all’interno della membrana citoplasmatica. Il ruolo dei raft è
quello di trasportare e tenere assieme gruppi di proteine che devono restare affiancate per funzionare correttamente.
I fosfolipidi non sono fissi ma si muovono all’interno della membrana cellulare. I principali movimento che compiono sono:
● diffusione laterale: si spostano da una parte all’altra dell’emistrato cui appartengono.
● flip-flop: passano da un emistrato all’altro, grazie a dei particolari enzimi:
○ Flippasi: catalizzano il passaggio di un fosfolipide dal comparto esterno a quello interno.
○ Floppasi: catalizzano il passaggio di un fosfolipide dal comparto interno a quello esterno.
○ Scramblasi: questo enzima a differenza delle flippasi e floppasi non consuma energia in quanto scambia un fosfolipide dello strato esterno con quello dello strato interno.
● Colesterolo: si tratta di una molecola anfipatica, con una struttura idrofoba ed una piccola porzione idrofila. Il colesterolo è situato nel doppio strato di fosfolipidi, con la porzione idrofila rivolta verso le teste dei fosfolipidi e la porzione idrofoba immersa tra le code. Il colesterolo regola la fluidità della membrana.
Componente proteica
Le proteine “navigano” nel mare dei fosfolipidi. Se i lipidi sono essenziali per la struttura della membrana, le proteine sono fondamentali per fare in modo che la cellula comunichi con l’esterno. Le proteine di membrana sono essenzialmente di 3 tipi:
● Proteine integrali (o intrinseche): si tratta di proteine che attraversano la membrana.
A loro volta si suddividono in:
○ Monotopiche, immersi nella membrana, senza attraversarla tutta
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○ Transmembrana monopasso, attraversano i due strati della membrana una sola volta
○ Transmembrana multipasso, attraversano la membrana più di una volta
● Proteine periferiche (o estrinseche): si tratta di proteine che interagiscono solo con le teste polari dei fosfolipidi (rimangono alla “periferia”... non attraversano la
membrana). Possono trovarsi sia sul versante interno che sul versante esterno. Sono coinvolte in diversi processi di comunicazione intercellulare.
● Proteine ancorate ai lipidi: sono idrofile, formano legami forti con le code dei
fosfolipidi e possono avere un acido grasso o un gruppo prenile direttamente legato alla proteina. Questa ancora è spesso chiamata con l’acronimo GPI.
Componente glucidica
I glucidi della membrana non si trovano mai da soli, ma si
uniscono sempre o a lipidi (glicolipidi) o a proteine (glicoproteine).
I glicolipidi derivano dai trigliceridi per sostituzione di un acido grasso con uno zucchero. Le glicoproteine, invece, sono formate da proteine unite a dei glucidi. Sia i glicolipidi che le glicoproteine sono sempre disposti con la parte glucidica sporgente verso l’esterno (cioè, verso il compartimento extracellulare) e mai verso l’interno. Le numerose glicoproteine della superficie esterna formano uno strato di rivestimento, il glicocalice
. I glucidi del
glicocalice svolgono diversi ruoli, tra cui quello di identificazione cellulare (le glicoproteine formano gli antigeni, le “targhe” di riconoscimento delle cellule del nostro organismo, ad esempio il sistema AB0 dei globuli rossi).
Altre funzioni del glicocalice sono quelle di protezione della cellula e di adesione ai tessuti e alle altre cellule.
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