Membrane: Struttura e Funzione

Le membrane cellulari fungono da confini che delimitano le cellule, ma non sono solo barriere passive. Contengono proteine specializzate che mediano il trasporto di molecole e svolgono funzioni specifiche.

Le membrane sono composte da proteine uniche che permettono loro di svolgere specifiche funzioni. Queste proteine possono fungere da recettori, enzimi o canali per il trasporto di sostanze.

Le membrane regolano il movimento di molecole tra l'interno e l'esterno della cellula. Le piccole molecole lipofile passano facilmente, mentre le altre richiedono l'aiuto di proteine di trasporto.

Le membrane sono coinvolte nella ricezione e trasmissione di segnali esterni. Le proteine di membrana possono fungere da recettori che legano i segnali e innescano risposte all'interno della cellula.

Le membrane cellulari possono interagire tra loro, permettendo alle cellule di aderire, comunicare e formare tessuti. Queste interazioni sono fondamentali per la crescita e l'organizzazione delle cellule.

I fosfolipidi sono i lipidi più abbondanti nelle membrane cellulari. Si distinguono in fosfogliceridi e fosforfingolipidi, entrambi composti da una componente lipidica e una componente fosforica.

I glicolipidi sono formati da un lipide legato a uno zucchero. Si dividono in glicoglicerolipidi (derivati dal glicerolo) e glicosfingolipidi (derivati dalla sfingosina). I glicosfingolipidi possono essere cerebrosidi (neutri) o gangliosidi (carichi negativamente).

La quantità dei lipidi presenti nelle membrane varia a seconda del tipo di cellula e della sua funzione. Ad esempio, le membrane del cervello contengono una maggiore quantità di sfingolipidi rispetto ad altre membrane.

Piccoli raggruppamenti di lipidi in una membrana cellulare, spesso con funzioni specifiche.

Tecnica utilizzata per studiare la struttura delle membrane cellulari, in cui la membrana viene congelata e poi rotta.

Due strati di lipidi che formano la membrana cellulare.

Molecole che attraversano l'intera membrana cellulare, con una parte idrofobica che si inserisce nella membrana e una parte idrofila che si affaccia all'ambiente acquoso.

Le proteine integrali di membrana sono formate da residui di amminoacidi che interagiscono con la parte idrofobica della membrana.

I fosfolipidi sono molecole anfipatiche, con una testa polare idrofila e una coda idrofobica apolare. La testa polare è costituita dal gruppo fosfato legato a un gruppo alcolico, mentre le code idrofobiche sono costituite da acidi grassi.

I fosfolipidi si organizzano spontaneamente in un doppio strato, con le teste polari rivolte verso l'esterno e le code idrofobiche rivolte verso l'interno. Questo doppio strato forma la base della membrana cellulare.

La fluidità della membrana cellulare è la capacità delle sue molecole di muoversi. È influenzata da diversi fattori, tra cui la temperatura, la composizione lipidica e la presenza di steroli.

Gli steroli sono molecole lipidiche che si inseriscono tra i fosfolipidi, regolando la fluidità della membrana. Negli animali è presente il colesterolo, nelle piante gli fitosteroli e nei funghi l'ergosterolo.

Gli acidi grassi sono catene idrocarburiche che aumentano la fluidità della membrana se sono insaturi (con doppi legami), diminuendo se sono saturi.

La temperatura di transizione (Tm) è la temperatura alla quale la membrana passa dallo stato liquido a quello solido. Più è alta la Tm, meno è fluida la membrana.

Gli acidi grassi con catene più corte aumentano la fluidità della membrana, mentre quelli con catene più lunghe la diminuiscono.

La membrana cellulare è asimmetrica, con la composizione lipidica diversa tra i due foglietti. Questo è dovuto alla biogenesi e alle vie di regolazione.

I fosfolipidi possono muoversi lateralmente nel doppio strato, un movimento chiamato diffusione laterale. Questo movimento è molto rapido.

Il movimento dei fosfolipidi da un foglietto all'altro del doppio strato è chiamato flip-flop. È un processo lento e richiede l'intervento di enzimi specifici.

Le flippasi sono enzimi di membrana che catalizzano il movimento dei fosfolipidi da un foglietto all'altro.

La cromatografia su strato sottile (TLC) è una tecnica utilizzata per separare i lipidi in base alla loro polarità. I lipidi apolari si muovono di più rispetto a quelli polari.

I lipidi apolari sono attratti dall'ambiente apolare della fase mobile.

I lipidi polari sono attratti dalla fase stazionaria, che è polare.

La temperatura a cui una sostanza passa dallo stato solido allo stato liquido.

Una tecnica utilizzata per determinare la temperatura di fusione di un composto. Un campione viene riscaldato a una velocità controllata e viene misurato il flusso di calore.

Strutture all'interno delle membrane cellulari composte da lipidi e proteine. Sono altamente dinamiche e svolgono un ruolo importante nel trasporto di molecole, nella segnalazione cellulare e nell'organizzazione della membrana.

Le zattere lipidiche sono regioni localizzate all'interno delle membrane cellulari che sequestrano proteine, che possono essere coinvolte nella segnalazione cellulare, nel trasporto di sostanze nutritive e nel riconoscimento dei segnali chimici.

La composizione delle zattere lipidiche può cambiare a seconda dei lipidi e delle proteine che entrano ed escono da queste aree.

Le zattere lipidiche sembrano svolgere un ruolo importante nel rilevamento dei segnali chimici dall'ambiente, nel trasporto di sostanze nutritive in alcune cellule e nella segnalazione cellulare.

Le zattere lipidiche sono anche coinvolte nel trasporto di sostanze nutritive in alcune cellule. Ad esempio, le zattere lipidiche possono essere coinvolte nel trasporto di colesterolo dalle lipoproteine alle cellule del fegato.

Le zattere lipidiche sono oggetto di ricerca in corso. Gli scienziati stanno cercando di scoprire di più su come funzionano e sul loro ruolo nei processi cellulari.

Proteine che si trovano solo su un lato della membrana cellulare. Possono essere legate ai lipidi di membrana tramite legami idrogeno o forze elettrostatiche.

Proteine che attraversano l'intera membrana cellulare. Hanno regioni idrofobiche che interagiscono con il doppio strato lipidico e regioni idrofiliche che si protendono nel citosol e nello spazio extracellulare.

Le proteine transmembrana che attraversano la membrana cellulare solo una volta. Possono essere proteine di membrana di tipo I o di tipo II.

Le proteine transmembrana che attraversano la membrana cellulare più volte. Hanno una struttura complessa con diverse regioni idrofobiche e idrofiliche.

Le proteine di membrana possono essere ancorate ai lipidi di membrana tramite un legame covalente. Questi legami possono coinvolgere lipidi come gli acidi grassi.

Le proteine di membrana possono essere ancorate a lipidi di membrana tramite un legame covalente con un derivato dell'isoprene, come il GPI. Questo processo è noto come glicosilazione.

Le proteine di membrana svolgono una varietà di funzioni importanti nella cellula. Alcune funzioni comuni includono il trasporto di molecole attraverso la membrana, la comunicazione cellulare, l'adesione cellulare, e l'attività enzimatica.

Le proteine di membrana sono essenziali per il corretto funzionamento della cellula. Sono coinvolte in molte funzioni vitali, come il trasporto di nutrienti, la segnalazione cellulare, la formazione di giunzioni cellulari e l'esclusione di sostanze indesiderate.

Le proteine di membrana sono asimmetriche, come i lipidi di membrana. Questo significa che i loro domini sono orientati in modo diverso all'interno e all'esterno della membrana.

Le proteine di membrana sono integrate nella membrana e hanno un orientamento specifico. Tutte le molecole di una proteina specifica hanno lo stesso orientamento all'interno della membrana.

Molte proteine di membrana (e lipidi) sono glicosilate, cioè hanno una catena di zuccheri (glicani) attaccata. Questo processo avviene nel RE o nel Golgi subito dopo la sintesi proteica.

La glicosilazione è l'aggiunta di una catena laterale glucidica a una proteina. Questo processo forma un legame covalente tra il carbonio (C) o l'azoto (N) della proteina e il glicano.

Esistono due tipi di glicosilazione: legata a N e legata a O. La glicosilazione legata a N è legata all'azoto (N) di un amminoacido asparagina nella proteina. La glicosilazione legata a O è legata all'ossigeno (O) di un amminoacido serina o treonina.

Le catene glucidiche aggiunte durante la glicosilazione possono essere lineari o ramificate, con lunghezze da 2 a 60 unità glucidiche. I glicani comuni includono galattosio, mannosio, N-acetilglucosamina e acido sialico.

Le glicoproteine svolgono un ruolo importante nel riconoscimento cellula-cellula. Le loro catene di zucchero consentono alle cellule di riconoscersi e interagire tra loro.

Le proteine ​​di membrana possono essere coinvolte nel trasporto di soluti attraverso la membrana cellulare. Questo trasporto può essere passivo (senza energia) o attivo (con consumo di energia).

Le proteine di membrana svolgono un ruolo importante nella secrezione di proteine e altre sostanze dalla cellula e nell'assorbimento di sostanze dall'ambiente esterno.