Iniziamo con il descrivere la prima delle strutture cellulari, la membrana plasmatica. La membrana è quella struttura che delimita la cellula racchiudendo al suo interno tutti gli organelli e le componenti cellulari. Negli eucarioti, in realtà, la membrana non si trova solo alla periferia, ma costituisce anche la struttura di organelli interni alla cellula che approfondiremo nelle prossime lezioni. La membrana è costituita essenzialmente da fosfolipidi, questi hanno 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 contenute tutte le strutture come nucleo, mitocondri etc. La membrana permette quindi di distinguere il compartimento intracellulare da quello extracellulare. In microscopia elettronica è possibile riconoscerla come una struttura più elettrondensa alla periferia della cellula, se la osserviamo ad alto ingrandimento ha un aspetto di binario dovuto alle due file di teste dei fosfolipidi. La membrana di una cellula è però più complessa di un liposoma e comprende tutti e tre i tipi di molecole biologiche che abbiamo incontrato nelle lezioni precedenti. Abbiamo detto che della componente lipidica il costituente principale è rappresentato dai glicerofosfolipidi, ricordiamo che sono costituiti da una molecola di glicerolo a cui sono legate due acidi grassi idrofobi, ed un gruppo fosfato che costituisce la testa polare assieme ad un altra molecola che può essere la colina, l’etanolammina o l’inositolo. I fosfolipidi si interfacciano coda coda formando un doppio strato che rappresenta la struttura portante della membrana Questa struttura non è rigida ma è un mosaico fluido in cui ogni fosfolipide può spostarsi liberamente dalla sua posizione sia lateralmente che trasversalmente, quest’ultimo movimento è però sfavorito e richiede molto tempo. Esistono per questo una classe di enzimi che lo facilitano, il passaggio di un fosfolipide dal comparto esterno a quello interno e da quello interno a quello esterno richiede il consumo di energia ed è catalizzato rispettivamente dalle flippasi e dalle floppasi. Esiste anche un altro famiglia di enzimi, quella delle scramblasi, che non richiede energia in quanto scambia un fosfolipide dello strato esterno con quello dello strato interno. Una seconda molecola lipidica che costituisce le membrane è lo sfingolipide, costituito da una molecola di sfingosina a cui si lega un acido grasso e un’altra molecola a formare la testa polare. Gli sfingolipidi con la loro coda idrofoba e la testa polare si comportano similmente ai fosfolipidi Gli sfingolipidi tendono però a raggrupparsi in zattere che servono a tenere ravvicinate importanti proteine di membrana che devono restare affiancate per funzionare. L’ultimo componente lipidico è il colesterolo. Questo ha una grande struttura idrofoba basata sul ciclopentano peridrofenantrene di cui una piccola porzione è leggermente idrofila. Il colesterolo è quindi praticamente incluso nel doppio strato lipidico e serve a dare fluidità alla membrana Ai lipidi sono associate anche proteine Quelle integrali sono anfipatiche e sfruttano quindi la porzione idrofobica per inserirsi nella membrana, quella idrofilica per interfacciarsi invece con l’ambiente acquoso. Possono essere monotopiche se sono inserite parzialmente nella membrana, monopasso se la attraversano da parte a parte, e multipasso se attraversano la membrana ripetutamente con più porzioni. Ci sono anche proteine periferiche che si legano alle proteine integrali non interagendo quindi con l’ambiente idrofobo dei fosfolipidi. Infine ci sono le proteine ancorate a lipidi che possono avere un acido grasso o un gruppo prenile direttamente legato alla proteina, oppure possono legarsi alla testa del fosfatidilinositolo attraverso una ancora glucidica. Questa ancora è spesso chiamata con l’acronimo GPI. Vediamo l’ultima componente, quella glucidica. I glucidi sono molecole completamente polari e non possono trovare posto nel doppio strato fosfolipidico sono quindi ancorati alle teste dei fosfolipidi o alle proteine che sporgono sul versante esterno. I glucidi non sono mai esposti sul versante interno. Assieme questi glucidi forniscono uno strato di protezione alla cellula che prende il nome di glico-calice. Vediamolo in microscopia elettronica, si presenta come una sorta di “pelo” che avvolge la membrana Il glicocalice ha in realtà funzioni che vanno ben oltre la semplice protezione. Sono coinvolti anche nella adesione, riconoscimento e comunicazione tra le cellule. Uno dei tanti esempi possibili è quello di determinare il gruppo sanguigno delle cellule. Come probabilmente saprete, non è possibile trasferire casualmente il sangue da una persona ad un’altra ma è richiesta una certa compatibilità. Questa dipende proprio dai diversi tipi di zuccheri che sono presenti sulle cellule e sui globuli rossi dei diversi individui. In questa lezione ci siamo limitati alla sola struttura della membrana ma come accennato le sue funzioni vanno ben oltre quelle di semplice barriera. Seguite le prossime lezioni per scoprire le sue meravigliose funzioni.