Lezione 4 *membrana cellulare *trasporti *specializzazioni del plasmalemma
Lezione 3 membrana cellulare Le membrane, sia quelle che delimitano e costituiscono gli organuli cellulari che quelle che rivestono la cellula, hanno la stessa struttura; pertanto la membrana si definisce unitaria.
Lezione 3 membrana cellulare
Al microscopio elettronico, appare formata da tre strati: uno centrale più chiaro circondato da due strati scuri. Il modello rappresentativo della struttura della membrana plasmatica e quello del mosaico fluido.
Lezione 3 membrana cellulare Un po di storia composizione chimica: lipidi e proteine
Lezione 3 membrana cellulare Un modello di studio per le membrane e rappresentato dai liposomi. Questi sono delle vescicole di fosfolipidi (dello stesso tipo o differenti) e sono usati come bioreattori molecolari per studi enzimatici, come trasportatori di droghe (farmaci o cosmetici) o come veicolo pre trasfezioni.
Lezione 3 membrana cellulare La membrana plasmatica e costituita da un bilayer fosfolipidico e da proteine intrinseche ed estrinseche.
I fosfolipidi di membrana non sono tutti uguali; variazioni di composizione sono osservabili sia nella porzione delle teste idrofiliche, che in quella delle code idrofobiche. Gli acidi grassi possono essere sia insaturi che saturi. Questa variabilita rende le membrane differenti tra di loro anche se la struttura di base e la stessa. Esistono fosfolipidi che espongono dei residui saccaridici verso l ambiente extracellulare.
Lezione 3 membrana cellulare Le proteine di membrana sono inserite nel bilayer lipidico dove non possono muoversi liberamente, ma solo lungo il piano della membrana.
Lezione 3 membrana cellulare La facilita di movimento e in relazione alla fluidita della membrana stessa che puo essere modulata dalla qualita dei lipidi presenti: fosfolipidi e colesterolo. Inoltre, la fluidità é determinata anche dal numero di code di acidi grassi insaturi presenti: maggiore é il numero di acidi grassi insaturi, maggiore é la fluidità della membrana. La presenza del colesterolo irrigidisce la membrana perche blocca il movimento dei lipidi vicini.
Lezione 3 membrana cellulare I fosfolipidi si spostano lateralmente lungo il piano della membrana in modo estremamente frequente, mentre e raro il passaggio di un fosfolipide da un foglietto superiore a quello inferiore (movimento di flip-flop); questo movimento é regolato da un enzima chiamato "flippasi". Proprio in conseguenza della presenza di fosfolipidi differenti e della loro differente distribuzione, il bilayer risulta asimmetrico. Le teste idrofiliche del foglietto esterno sono diverse da quelle del foglietto interno. Per esempio, la fosfatidilserina, in una cellula integra, si trova rivolta soltanto verso il citosol, mentre viene esposta sulla superficie esterna quando la cellula muore.
Lezione 3 membrana cellulare Nel modello a mosaico fluido le proteine (anche loro non sono tutte uguali) si dividono in intrinseche ed estriseche, relativamente ai rapporti che stabiliscono con il doppio strato lipidico. Alcune attraversano totalmente il doppio strato e sono generalmente provviste di una componente glucidica sul loro versante extracellulare, altre si trovano solamente sul versante extracellulare o solamente su quello citoplasmatico. Le proteine che rimangono saldamente legate al doppio strato anche dopo l'utilizzo di detergenti, sono dette "intrinseche", mentre le proteine che vengono staccate dal doppio strato con tecniche blande, sono dette "estrinseche". Tramite queste proteine la cellula e in contatto con l'esterno.
STRUTTURA DELLA MEMBRANA DEGLI ERITROCITI; MOLECOLE DI ADESIONE; INTERAZIONE TRA LE CELLULE Tutte le cellule animali mantegono il proprio volume e la propria forma se poste in una soluzione isotonica, cioé con pressione osmotica uguale a quella dei liquidi interni della cellula. Si hanno variazioni sia con soluzioni ipotoniche con pressione osmotica inferiore a quella della cellula, sia con soluzioni ipertoniche, con pressione osmotica maggiore rispetto a quella della cellula. La cellula subisce un richiamo di liquido all'interno fino alla sua lisi. Al contrario, una cellula in soluzione ipertonica perde liquidi perché il passaggio é dalla cellula alla soluzione. Il caso che ci interessa é il 1, ossia quello che porta alla lisi ed alla formazione di un'ombra eritrocitaria (nel caso della lisi di un globulo rosso). La struttura degli eritrociti umani è quella di un disco biconcavo. Gli eritrociti di mammifero sono un ottimo modello per lo studio della struttura delle membrane. La membrana degli eritrociti é ricca di proteine che, se sottoposte ad elettroforesi, si distribuiscono a formare una serie di bande; le diverse proteine sono identificate in base alla banda che occupano. Molte di queste appartengono al citoscheletro.
Una delle caratteristiche attività della membrana é quella di permettere l'ingresso e/o l uscita di H 2 O e ioni dalle cellule. Questo fenomeno si chiama trasporto.
PROTEINE DELLE MEMBRANE DEGLI ERITROCITI Le due principali proteine di membrana dei globuli rossi, GLICOFORINA e PROTEINA della BANDA 3, sono esempi di proteine transmembrana. La glicoforina ha PM 30000 D. ed é costituita da 131 aa. Essa attraversa la membrana con una struttura ad alfa-elica di 23 aa, esponendo sulla superficie cellulare la porzione ammino terminale glicosilata. La sua funzione non é ben chiara, a differenza di quella della proteina della banda 3 che é un trasportatore di anioni (HCO 3- e Cl - ) attraverso la membrana degli eritrociti. Le proteine presenti nelle "ombre" eritrocitarie (che sono parte del citoscheletro degli eritrociti) sono costituite dai corti filamenti di ACTINA e SPECTRINA, legati tra di loro ed alla membrana per mezzo di altre proteine: ANCHIRINA e PROTEINA della BANDA 4,1. L'ADDUCTINA serve per aumentare il numero di molecole di spectrina legate all'actina. La Proteina DELLA BANDA 4.9 o DESMOTINA, può legare l'actina formando fasci di filamenti.
La molecola piu abbondante é la SPECTRINA. E' formata da due filamenti alfa e beta organizzati in un tetramero (2-alfa e 2-beta). Ogni molecola di spectrina presenta un sito di legame per l'actina, per l'anchirina, per la proteina della banda 4,1 e per un altro tetramero di spectrina. L'anchirina forma un legame tra la spectrina e la proteina trasportatrice di anioni, legame stabilizzato anche dalla proteina della banda 4,2. La proteina della banda 4,1 forma legami crociati tra la spectrina e la glicoforina. La rete che include spectrina, anchirina, adductina, actina e proteine della banda 4,1-4,2-4,9 costituisce più del 40% del contenuto proteico totale delle ombre eritrocitarie. Il citoscheletro legato alle membrane degli eritrociti serve per mantenere la forma discoidale biconcava e per proteggere il plasmalemma dagli stress meccanici che subisce mentre attraversa vasi sanguigni ristretti e valvole cardiache. Molte malattie eritrocitarie umane sono correlate a mutazioni riguardanti queste proteine (anemia emolitica ereditaria, distrofia muscolare di Duchenne).