Struttura della Membrana Cellulare

Struttura della Membrana Cellulare

• La membrana consente l'entrata e l'uscita di sostanze dalla cellula, differenziando l'ambiente intracellulare da quello extracellulare.
• La membrana plasmatica permette alle cellule di acquisire nutrienti ed eliminare rifiuti.

Componenti Principali della Membrana Plasmatica

• I fosfolipidi sono molecole di grasso con una testa idrofila (affine all'acqua) e due code idrofobe (che respingono l'acqua).
• In un ambiente acquoso, i fosfolipidi formano uno strato fosfolipidico a doppio strato.
• La membrana è definita a mosaico fluido perché le molecole proteiche e i fosfolipidi si muovono lateralmente.
• La membrana è semipermeabile, consentendo un passaggio selettivo.
• Il gruppo fosfato dei fosfolipidi è (PO4)3- glicerolo (triolo).
• Le molecole di colesterolo, disperse tra le code idrofobe dei fosfolipidi, influenzano la fluidità degli acidi grassi.
• I carboidrati, sul lato esterno, fungono da segnali di riconoscimento cellulare e supportano le funzioni fisiologiche.
• I carboidrati possono legarsi a proteine (glicoproteine) o lipidi (glicolipidi).
• Le proteine integrali di membrana attraversano l'intero spessore oppure sporgono all'interno o all'esterno.
• Le proteine integrali facilitano l'entrata/uscita di sostanze, ioni e consentono l'adesione cellulare o l'interazione con il citoscheletro.
• Le proteine periferiche non sono inserite nel doppio strato fosfolipidico.
• Nelle cellule animali, alcune proteine di membrana si associano a filamenti della matrice extracellulare.
• Il citoplasma si trova nella matrice intracellulare.

Dinamicità della Membrana

• Le membrane cellulari sono dinamiche, si formano, si spostano, si fondono e si spezzano.
• Nuove porzioni di membrana possono essere prodotte nel reticolo endoplasmatico, dove le proteine di membrana vengono inserite nel RER.
• Le vescicole gemmate dall'apparato di Golgi sono rivestite di membrana.
• Le vescicole possono rimanere nella cellula come organuli (es. lisosomi)
• Le vescicole possono fondersi con la membrana plasmatica in un processo chiamato esocitosi.
• La membrana aggiunta per mezzo dell'esocitosi è compensata dall'endocitosi.

Nutrizione Cellulare e Deformazioni della Membrana

• Una molecola si aggancia alla membrana, che si flette, ingloba la sostanza e la lascia entrare.
• L'estroflessione è la deformazione della membrana in uscita.
• L'introflessione è la deformazione della membrana in entrata.
• La fagocitosi è un processo in cui la cellula ingloba sostanze solide.
• La pinocitosi è un processo in cui la cellula ingloba sostanze liquide.
• L'acqua fluisce direttamente senza increspamento della membrana.
• L'endocitosi comprende sia la fagocitosi che la pinocitosi.
• L'esocitosi è il processo di uscita.

Adesione Cellulare e Comunicazione

• Tight Junctions: sigillano le cellule epiteliali, impedendo il passaggio di sostanze tra di esse.
• Anchoring Junctions (Desmosomi): garantiscono stabilità e fermezza tra le cellule adiacenti, permettendo il passaggio di materiali nello spazio intercellulare.
• Gap Junctions: permettono la comunicazione diretta tra cellule adiacenti.

Scambio di Sostanze Attraverso la Membrana

• Le membrane cellulari permettono il passaggio selettivo di sostanze attraverso trasporto passivo o attivo.
• La diffusione semplice consente il passaggio senza energia; le molecole piccole e lipido-solubili attraversano facilmente la membrana secondo il gradiente di concentrazione.
• La diffusione facilitata usa un canale ionico per il flusso di ioni e molecole polari secondo il gradiente di concentrazione.
• Un canale ionico è una proteina di trasporto per il passaggio di ioni.
• Un elettrone (anione) è uno ione con carica negativa, un protone (catione) ha carica positiva.
• Nella diffusione facilitata attraverso una proteina di trasporto, il glucosio si lega alla proteina, cambiandone la forma e rilasciandolo.
• Sostanze polari si solubilizzano in acqua; le apolari no.
• L'osmosi è la diffusione dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione ipotonica a una ipertonica.
• Le acquaporine sono proteine integrali che creano canali per l'acqua.
• Le soluzioni ipertoniche hanno alta concentrazione di soluto, le ipotoniche ne hanno bassa concentrazione.
• La diffusione è il movimento uniforme delle particelle nello spazio, seguendo il gradiente di concentrazione verso l'equilibrio dinamico.
• Il gradiente di concentrazione è la differenza di concentrazione tra due zone, che causa il movimento spontaneo dalla zona ad alta concentrazione a quella a bassa concentrazione.
• Le molecole polari si solubilizzano in acqua e alcune si dissociano.
• Zucchero e sale sono molecole polari, ma solo il sale si dissocia.
• La diffusione è secondo gradiente quando va da una zona di maggior concentrazione ad una minore.
• La diffusione è contro gradiente quando va da una zona di minor concentrazione ad una maggiore, costa energia.

Trasporto Attivo

• Il trasporto attivo implica il movimento di una sostanza CONTRO il suo gradiente di concentrazione, richiedendo energia (ATP).
  • Uniporto: sposta una singola sostanza in una direzione. Esempio: canale per il calcio Ca2+.
  • Simporto: sposta due sostanze diverse nella stessa direzione. Esempio: trasporto simultaneo di sodio e glucosio
  • Antiporto: sposta due sostanze diverse in direzioni opposte.

Endocitosi ed Esocitosi

• Le molecole di grandi dimensioni (proteine, polisaccaridi) attraversano la membrana plasmatica attraverso l'endocitosi (entrata) o l'esocitosi (uscita).
• Nell'endocitosi, la membrana plasmatica crea una vescicola (fagosoma) inglobando materiale proveniente dall'esterno
• Il fagosoma è un vacuolo alimentare creato dall'interazione tra substrato e membrana

Fagocitosi e Pinocitosi

• La fagocitosi trasporta all'interno della cellula sostanze solide, come batteri o frammenti di cibo.
• Il contatto tra la sostanza solida e la membrana cellulare causa il ripiegamento di quest'ultima per inglobare la particella.
• Quando circondata, la membrana si fonde formando un vacuolo isolato.
• La pinocitosi trasporta all'interno materiale liquido.
• Il processo segue lo stesso principio della fagocitosi, ma con gocce di liquido
• Il contatto tra le gocce di liquido e la membrana causa un ripiegamento della membrana per includerle.
• Quando il materiale liquido è completamente circondato, la membrana si fonde formando un vacuolo.

Endocitosi mediata da recettori

• È un processo altamente specifico in cui proteine recettore legano molecole specifiche dall'esterno.
• La porzione di membrana contenente i recettori si introflette formando una fossetta che si chiude in una vescicola.

Divisione Cellulare

• La divisione cellulare separa una cellula madre in due cellule figlie.
• Si verifica sia nella riproduzione asessuata che in quella sessuata.
• Nella riproduzione asessuata, le cellule figlie ricevono una copia identica del DNA della cellula madre
• L'aumento delle cellule somatiche o unicellulari è una forma di riproduzione asessuata
• Nella riproduzione sessuata, due gameti (cellula uovo e spermatozoo) si fondono, creando un zigote.
• La prole riceve una combinazione del DNA dei genitori, metà da ciascuno, con un patrimonio genetico rimescolato, determinando una composizione genetica unica.
• Negli organismi pluricellulari, la mitosi rigenera i tessuti e le cellule, mentre in quelli unicellulari aumenta il numero degli organismi.
• Le cellule somatiche formano il corpo di un organismo adulto, ad eccezione dei gameti.
• Le cellule staminali sono cellule indifferenziate capaci di specializzarsi.
• Le cellule staminali totipotenti sono le più indifferenziate e possono produrre l'intero organismo e tutti i tipi cellulari.
• Le cellule staminali pluripotenti formano le cellule dei tre foglietti embrionali: ectoderma, mesoderma e endoderma.
  • L'ectoderma forma annessi cutanei e sistema nervoso.
  • Il mesoderma forma sangue e muscoli (cuore incluso).
  • L'endoderma forma viscere e rivestimenti interni.
• Le cellule staminali multipotenti si trovano nelle ossa lunghe e formano i globuli bianchi, rossi e le piastrine.
• Le cellule staminali unipotenti formano solo cellule del loro tessuto di riferimento.