LE MEMBRANE BIOLOGICHE
Funzioni della membrana plasmatica
Regola il trasporto di nutrienti nella cellula
Regola il trasporto di cataboliti fuori della
cellula
Mantiene le condizioni chimiche appropriate
nella cellula
Capta segnali dall’ambiente extracellulare
Permette l’interazione con altre cellule
Contiene siti specifici di riconoscimento
Contiene sistemi enzimatici necessari al
metabolismo energetico
Le membrane biologiche
La struttura e la funzione di base di tutte le
membrane
biologiche
dipendono
dai
LIPIDI
(fosfolipidi, derivati degli steroidi)
La funzione specifica di ciascuna membrana dipende
invece dalle PROTEINE che sono espresse su quella
specifica membrana
Sia i LIPIDI che le PROTEINE di membrana possono
essere
glicosilati
(GLICOLIPIDI
E
GLICOPROTEINE); generalmente sul lato esterno,
funzione di riconoscimento di molecole o altre cellule
Quali funzioni sono associate ai
vari componenti?
Lipidi:
- Barriera idrofobica
Proteine:
- Trasporto specifico
- Riconoscimento e comunicazione
- Conversione di energia
Carboidrati:
- Riconoscimento e comunicazione
LIPIDI DI MEMBRANA
FOSFOLIPIDI
FOSFOGLICERIDI
SFINGOMIELINA
GLICOLIPIDI
CEREBROSIDI
GANGLIOSIDI
COLESTEROLO
Struttura di una molecola fosfolipidica
Doppio plasmide
A causa della loro natura anfipatica, i
fosfolipidi in
ambiente acquoso tendono a disporsi spontaneamente a
formare doppi strati (bilayers)
La microscopia
conferma l’idea del
doppio strato lipidico
5-10 nm
STABILITA’ DEI DOPPI STRATI LIPIDICI
L’assenza di legami covalenti tra le molecole lipidiche
permette alle singole molecole di muoversi all’interno di ogni
singolo strato, ed è questo che rende le membrane “fluide”
E’ determinata da una serie di forze non covalenti ma
cooperative, e precisamente:
INTERAZIONI IDROFOBICHE TRA CODE NON POLARI
LEGAMI ELETTROSTATICI TRA TESTE POLARI
PRESENZA DELL’ACQUA SU ENTRAMBE LE FACCE
Le interazioni non covalenti tra le code degli
acidi grassi influenzano la mobilità delle singole
molecole e quindi la fluidità: tali interazioni
sono tanto maggiori quanto più numerosi sono
gli acidi grassi a catena lunga e senza doppi
legami (insaturi); la membrana risulta pertanto
più fluida quando ci sono acidi grassi insaturi, a
catena corta
La temperatura condiziona la fluidità
Il colesterolo
il colesterolo aiuta a rendere la
membrana
impermeabile
alle
piccole molecole solubili in acqua e
mantiene la membrana flessibile in
un ampio intervallo di temperature
Il colesterolo regola la fluidità delle membrane
inserendosi tra le molecole dei fosfolipidi
(di solito in prossimità di un acido grasso insaturo)
Meno colesterolo membrana più fluida
I Glicolipidi
() La sfingomielina è anche
un fosfolipide !
Ruolo dei glicolipidi
funzione di legame
con
la
matrice
extracellulare
protezione della membrana
da condizioni estreme
(basso pH, enzimi degradativi)
Galattocerebroside
Ganglioside GM1
processi di riconoscimento cellulare
Acido sialico (NANA)
isolamento elettrico nella
membrana mielinica
Asimmetria del doppio strato lipidico
I due strati hanno composizione differente
- differenti fosfolipidi/glicolipidi tra interno ed esterno
fosfatidilcolina
sfingomielina
colesterolo
fosfatidilserina
glicolipide
Spazio extracellulare
fosfatidiletanolamina
fosfatidilinositolo
citosol
Diversa composizione dei due foglietti fosfolipidici
(asimmetria delle membrane)
Le membrane degli organelli hanno
diversa composizione
Il movimento di “flip-flop” dei lipidi attraverso il doppio
strato è termodinamicamente sfavorito
Le proteine di membrana
si distribuiscono
asimmetricamente
Ruolo
del
RER
nella
sintesi delle proteine di
membrana
proteine:lipidi ~ 1:25
1:70 (neuroni)
1:15 (membrana mitocondriale interna)
I lipidi e le proteine integrali di membrana
dimostrano
mobilità
laterale
nelle
membrane biologiche
Glicocalice
Tutti i carboidrati delle glicoproteine, proteoglicani e
glicolipidi localizzati sul lato non citosolico della membrane
formano un rivestimento di zuccheri chiamato il glicocalice
Glicocalice
• Il glicocalice protegge la surperficie cellulare
dal danneggiamento meccanico e chimico
lubrificando inoltre la superficie assorbendo
acqua
• Gli oligosaccaridi della superficie cellulare
forniscono a ciascun tipo cellulare un distinto
marker di identificazione
• Il glicocalice
cellula-cellula
è
usato
nel
riconoscimento
