Le membrane biologiche sono alla base di molte importanti proprietà della cellula, non ultima quella di definire fisicamente i confini della cellula e, negli eucarioti, i confini di ogni organello intracellulare. Tuttavia, non sono confini completamente impermeabili, e attraverso le proteine incorporate, la membrana serve come guardiano per il passaggio di molecole specifiche dentro (per esempio, sostanze nutritive) e fuori (per esempio, rifiuti) la cellula. Altre proteine incorporate possono identificare la cellula con altre cellule e partecipare a numerose interazioni con l’ambiente o altre cellule. Infine, la membrana, o più precisamente i gradienti chimici attraverso la membrana, è un’importante fonte di energia per la cellula.
- 4.1: Struttura e composizione della membrana Poiché la maggior parte delle cellule vive in un ambiente acquoso e anche il contenuto della cellula è per lo più acquoso, è logico che una membrana che separa un lato dall’altro debba essere idrofoba per formare una barriera efficace contro la fuoriuscita accidentale di materiali o acqua. Le membrane cellulari sono state parzialmente definite come composte principalmente da fosfolipidi: molecole costituite da un gruppo di testa polare fosforilato attaccato a una spina dorsale di glicerolo che ha due lunghe code di idrocarburi.
- 4.2: Permeabilità della membrana Un bilayer fosfolipidico puro, qualunque sia la composizione lipidica, è una membrana semipermeabile che è generalmente repellente alle grandi molecole e agli ioni. Piccole molecole polari possono a volte passare facilmente (per esempio l’etanolo), ma più spesso passano a basse velocità, se non del tutto (per esempio l’acqua). Tuttavia, piccole molecole non polari sono in grado di passare attraverso la membrana con relativa facilità. Le ragioni dovrebbero essere evidenti: le molecole più grandi semplicemente non possono inserirsi tra le molecole di lipidi per farsi strada.
- 4.3: Proteine di trasporto di membrana Le proteine di membrana sono di due tipi fondamentali: proteine di membrana integrali (a volte chiamate intrinseche), che sono direttamente inserite all’interno del bilayer fosfolipidico, e proteine di membrana periferiche (a volte chiamate estrinseche), che si trovano molto vicine o addirittura in contatto con una faccia della membrana, ma non si estendono nel nucleo idrofobico del bilayer. Le proteine di membrana integrali possono estendersi completamente attraverso la membrana contattando sia l’ambiente extracellulare che il citoplasma.
- 4.4: Il potenziale d’azione nei neuroni Il trasporto di soluti dentro e fuori le cellule è fondamentale per la vita. Tuttavia, nei neuroni, il movimento degli ioni ha un’altra funzione cruciale negli animali metazoi: la produzione di potenziali d’azione utilizzati per la neurotrasmissione. Questa specializzazione permette una trasmissione estremamente rapida delle informazioni su lunghe distanze. Un esempio che il mio mentore usava quando insegnava le neuroscienze di base agli scolari era un neurone bipolare che si estende dall’alluce al cervello.
Pittura: La membrana cellulare, chiamata anche membrana plasmatica o plasmalemma, è un bilayer lipidico semipermeabile comune a tutte le cellule viventi. Contiene una varietà di molecole biologiche, principalmente proteine e lipidi, che sono coinvolte in una vasta gamma di processi cellulari. Serve anche come punto di attacco per il citoscheletro intracellulare e, se presente, la parete cellulare. (Pubblico dominio; LadyofHats via Wikipedia.