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LA MEMBRANA PLASMATICA

 

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1. STRUTTURA

 La membrana plasmatica svolge 3 funzioni importanti:

· separa l'ambiente interno da quello esterno, fungendo da protezione per la cellula
· controlla il passaggio delle sostanze dall'esterno all'interno della cellula e viceversa
·
permette la comunicazione tra le cellule

 

La membrana plasmatica è formata da 4 componenti principali:

1. doppio strato di fosfolipidico:
è formato da due strati di fosfolipidi accoppiati a sandwich, con le teste polari rivolte all'esterno della membrana plasmatica e le code apolari rivolte verso l'interno

2. molecole di colesterolo
localizzate tra le code idrofobe dei fosfolipidi, conferiscono alla membrana plasmatica il grado di fluidità ottimale

3. proteine di membrana, distinte in:
a. proteine integrali: attraversano da parte a parte il doppio strato lipidico e sono legate all'interno idrofobo del doppio strato
b.
proteine periferiche: poggiano su una delle due superfici della membrana plasmatica, in genere agganciandosi a proteine integrali

le funzioni delle proteine sono molteplici:
·  fungono da canali o da carriers (trasportatori) per il passaggio selettivo di molecole o ioni da una parte all'altra della membrana
· 
fungono da recettori, facendo sì che la cellula possa essere identificata da altre cellule, quali quelle del sistema immunitario, o che la cellula riconosca uno specifico ormone o uno specifico neurotrasmettitore che vi si leghi

4. glicocalice:
·  costituito da catene di carboidrati agganciati sul lato esterno delle proteine di membrana o dei fosfolipidi che pertanto diventano rispettivamente glicoproteine e glicolipidi
·
 funge da strato adesivo per il riconoscimento e l'adesione fra cellule adiacenti

 

La membrana plasmatica: modello a mosaico fluido

Per descrivere la membrana plasmatica si parla di modello a mosaico fluido, intendendo che essa è formata da un doppio strato lipidico fluido nel quale sono disseminate proteine che in esso fluttuano in senso laterale

 

2. IL PASSAGGIO DI SOSTANZE ATTRAVERSO LA MEMBRANA PLASMATICA

·  Tutte le particelle (molecole o ioni) in un liquido sono soggette a un moto casuale chiamato agitazione termica.
·  Un soluto posto in un solvente migra spontaneamente dalle zone in cui la sua concentrazione è maggiore a quelle in cui la sua concentrazione è minore (diffusione), cioè si muove secondo gradiente di concentrazione. Il gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione tra le due zone.
·  La diffusione di sostanze attraverso una membrana dipende dalla natura della membrana stessa:
   a. attraverso una membrana permeabile passano liberamente tutte le molecole
   b. attraverso una membrana semipermeabile o selettivamente permeabile passano solo alcune molecole.

·
 La membrana plasmatica si comporta come una membrana selettivamente permeabile:si lascia attraversare facilmente da alcuni tipi di molecole, mentre ne ostacola altre.

 

Il passaggio di una sostanza attraverso la membrana plasmatica può avvenire:

1. per trasporto passivo o diffusione
·  non richiede consumo di energia da parte della cellula
·  avviene secondo il gradiente di concentrazione della sostanza
· 
può essere spontaneo (attraverso i fosfolipidi) o facilitato (attraverso le proteine)

2. per trasporto attivo
·  richiede consumo di energia (ATP) da parte della cellula
·  avviene anche contro il gradiente di concentrazione della sostanza
·
 è sempre mediato da proteine dette "pompe"

 

Le modalità di trasporto passivo sono:

a. diffusione semplice
·  non richiede l'intervento di proteine canale
·
 è utilizzata per il passaggio di gas e di piccole molecole apolari (es. O2, CO2, grassi di piccole dimensioni) che si muovono liberamente attraverso i fosfolipidi

b. diffusione facilitata
·  avviene grazie all'aiuto di proteine di trasporto (canali o carriers)
· 
è utilizzata per il passaggio di ioni (Na+, K+, Cl-, HCO3-), molecole polari (H2O) o molecole di grandi dimensioni (aminoacidi, glucosio)

 

Osmosi:

·  Il movimento netto di acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile è detto osmosi.
·  Come la diffusione, anche l'osmosi è un tipo di trasporto passivo ed è una diffusione facilitata, dato che la molecola dell'acqua pur essendo piccola è polare. Gli speciali canali attraverso cui l'acqua passa si chiamano acquaporine.
·  Nell'osmosi l'acqua si muove da una regione in cui la concentrazione del soluto e minore (ipotonica) verso una zona in cui la concentrazione del soluto è maggiore (ipertonica).
·
 Se una cellula animale è immersa in una soluzione ipotonica o ipertonica, l'acqua tenderà rispettivamente ad entrare o ad uscire dalla cellula determinandone la morte o per lisi cellulare o per disidratazione. Per sopravvivere la cellula o l'organismo dovrà contrastare l'azione osmotica regolando il proprio equilibrio idrico. Questo processo è detto osmoregolazione.

 

Le modalità di trasporto attivo sono:

a. uniporto: le proteine trasferiscono un solo tipo di molecola in un'unica direzione. Questo meccanismo viene utilizzato per trasportare il glucosio all'interno o all'esterno della cellula a seconda delle necessità.

b. simporto: le proteine trasferiscono due sostanze contemporaneamente nella stessa direzione. Le cellule dell'intestino assorbono gli aminoacidi in simporto con il Na+.

c. antiporto: le proteine trasportano due molecole diverse in direzioni opposte: una verso l'interno e l'altra verso l'esterno della cellula. È la modalità di funzionamento della pompa sodio-potassio che mantiene costante la concentrazione di sodio e potassio all'interno e all'esterno delle cellule, con il sodio molto abbondante all'esterno e il potassio molto abbondante all'interno. Da questa differenza di concentrazione dipendono molti processi cellulari quali la genesi degli impulsi nervosi e la contrazione muscolare.

 

Esocitosi ed endocitosi

·  Le cellule sono in grado di secernere materiali voluminosi contenuti in vescicole, come e proteine e i polisaccaridi, grazie all'esocitosi, facendo fondere le vescicole con la membrana cellulare. È il fenomeno che si verifica quando le cellule delle mucose digerenti o respiratorie secernono enzimi, succhi acidi o basici, muco.


·  L'endocitosi invece è il processo grazie al quale la cellula importa materiali.
  È di tre tipi:

1. pinocitosi: riguarda sostanze liquide

2. fagocitosi: riguarda sostanze solide. La cellula avvolge il materiale mediante estroflessioni dette pseudopodi, lo ingloba e lo porta all'interno dove si fonderà con i lisosomi per essere digerito. È il processo caratteristico con cui le amebe si nutrono o con cui i globuli bianchi (macrofagi) eliminano i batteri.

3. 
endocitosi mediata da recettori: è molto specifica. Porzioni di membrana che portano recettori per molecole specifiche, quando legano tali molecole, si introflettono e inglobano le molecole stesse. È il modo con cui le nostre cellule inglobano il colesterolo.

 

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