Lezione giovedì 20 ottobre 2016 File
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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
