membrane biològiche
membrane biològiche Strutture complesse che delimitano sia la cellula (membrana cellulare o plasmatica, o plasmalemma) sia i suoi componenti interni, quali il nucleo (membrana nucleare o carioteca), i mitocondri (membrana mitocondriale) e i plastidi, concorrendo alla formazione di strutture cellulari interne quali il reticolo endoplasmatico, l'apparato del Golgi, i vacuoli, i lisosomi e i tilacoidi. Sono dotate di permeabilità selettiva, per mezzo della quale regolano l'omeostasi cellulare. Nelle cellule vegetali e nei batteri, oltre alla membrana cellulare è presente un ulteriore strato di rivestimento, detto più propr. parete cellulare.
Struttura
Pur variando in funzione del tipo di cellula e del suo stato funzionale, in genere la struttura delle m.b. è formata da un doppio strato di lipidi, più precisamente fosfolipidi (disposti con le teste polari, idrofile, verso l'esterno e le code non polari, idrofobe, verso l'interno), e da proteine, che possono essere immerse nella struttura lipidica (proteine integrali) oppure essere legate alla superficie, interna o esterna, della m.b. (proteine periferiche). I lipidi sono organizzati secondo una configurazione detta a mosaico fluido, che permette il movimento delle molecole proteiche. Molecole di colesterolo, intercalate tra quelle dei fosfolipidi, concorrono a stabilizzare la membrana. I due strati della m.b. sono asimmetrici, presentano cioè differenze nella composizione, in relazione alle diverse funzioni svolte dai due lati, extra- e intracellulare.
Funzioni di trasporto
Le m.b. svolgono la funzione di barriera dinamica, regolando gli scambi tra l'interno e l'esterno mediante il passaggio selettivo di soluti, solventi o particelle tra componenti cellulari o tra la cellula e l'ambiente esterno. Acqua, gas (O2 e CO2) e piccole molecole (per es. glicerolo, ammoniaca) passano attraverso le m.b. per diffusione, osmosi e filtrazione (trasporto passivo), mentre le molecole più grandi e gli ioni possono attraversare la m.b. per mezzo di proteine di trasporto e con dispendio energetico (trasporto attivo: di uscita, esocitosi, e di entrata, endocitosi).
Funzioni di comunicazione
Le cellule sono in grado di ricevere informazioni sia dall'interno sia dall'esterno tramite i recettori di membrana, molecole situate all'interno o sulla superficie della membrana a cui si legano sostanze che fungono da segnali (per es. ormoni). Nelle cellule nervose le m.b. possiedono proprietà elettriche che consentono la trasmissione dell'impulso nervoso. Le cellule, inoltre, stabiliscono relazioni con le cellule vicine per mezzo di giunzioni, strutture nelle quali le m.b. possono essere più o meno strettamente unite tra loro.
Focus
Sistemi di trasporto attraverso la membrana
Poiché la permeabilità selettiva della membrana plasmatica agli ioni determina gradienti di concentrazione all'interno e all'esterno della cellula, talvolta gli ioni devono essere trasportati contro tale gradiente. Tale trasporto è realizzato dalle cd. pompe ioniche primarie, costituite da enzimi di membrana, specifici per i singoli ioni. Il trasporto delle grandi molecole avviene invece attraverso meccanismi di uscita (esocitosi) e di entrata (endocitosi). Nel primo caso le macromolecole interne alla cellula vengono immagazzinate in vescicole prodotte dalla cellula che poi si fondono nella membrana cellulare consentendo la fuoriuscita delle molecole. Nell'endocitosi le macromolecole si addensano all'esterno della membrana che risponde alla loro presenza formando una rientranza (invaginazione) nella quale queste sono accolte. I lembi della rientranza si toccano e si fondono, formando una vescicola che in seguito si stacca e si dirige verso l'interno della cellula portando con sé le macromolecole.