QUALI SONO LE CARATTERISTICHE DELLA MEMBRANA PLASMATICA?

La membrana plasmatica è costituita sia da lipidi che da proteine; in pratica, la struttura fondamentale della membrana è rappresentata dal doppio strato fosfolipidico, che forma una barriera stabile tra due compartimenti acquosi.

Le proteine incorporate nel doppio strato fosfolipidico svolgono le funzioni specifiche della membrana plasmatica, tra cui il trasporto selettivo di molecole e il riconoscimento cellula-cellula. 

Le membrane plasmatiche delle cellule animali contemplano quattro fosfolipidi principali (fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina e sfingomielina), che insieme rappresentano più della metà dei lipidi nella maggior parte delle membrane.

Tali fosfolipidi sono distribuiti in modo asimmetrico tra le due metà del doppio strato della membrana; il foglio esterno della membrana plasmatica è costituito principalmente da fosfatidilcolina e sfingomielina, mentre la fosfatidiletanolamina e la fosfatidilserina sono i fosfolipidi predominanti del foglio interno.

Un quinto fosfolipide, il fosfatidilinositolo, è anch'esso localizzato nella metà interna della membrana plasmatica; pur considerando come il fosfatidilinositolo sia un componente della membrana quantitativamente minore, svolge un ruolo importante nella segnalazione cellulare,

Oltre ai fosfolipidi, le membrane plasmatiche delle cellule animali contengono glicolipidi e colesterolo; in tal contesto, i glicolipidi si trovano esclusivamente nel foglietto esterno della membrana plasmatica, con le loro porzioni di carboidrati esposte sulla superficie cellulare.

La struttura dei fosfolipidi è responsabile della funzione di base delle membrane come barriere tra due compartimenti acquosi; considerando come l'interno del doppio strato fosfolipidico è occupato da catene di acidi grassi idrofobici, la membrana è impermeabile alle molecole idrosolubili, inclusi gli ioni e la maggior parte delle molecole biologiche.

Le lunghe catene idrocarburiche degli acidi grassi possono muoversi liberamente all'interno della membrana, rendendo la membrana stessa morbida e flessibile; appare opportuno evidenziare come sia i fosfolipidi che le proteine sono liberi di diffondersi lateralmente all'interno della membrana.

Il colesterolo svolge un ruolo essenziale nella struttura della membrana; in pratica, il colesterolo non forma una membrana da solo, ma si inserisce in un doppio strato di fosfolipidi con il suo gruppo idrossile polare vicino ai gruppi di testa dei fosfolipidi.

Mentre i lipidi sono gli elementi strutturali fondamentali delle membrane, le proteine sono responsabili dello svolgimento di determinate funzioni di membrana; la membrana è costituita per circa il 50% in peso da lipidi e per il 50% da proteine, mentre le porzioni di carboidrati dei glicolipidi e delle glicoproteine costituiscono dal 5 al 10% della massa della membrana.

Nel 1972, Jonathan Singer e Garth Nicolson proposero il modello a mosaico fluido della struttura della membrana, che è ora generalmente accettato come paradigma di base per l’organizzazione di tutte le membrane biologiche.

Le proteine integrali della membrana sono inserite nel doppio strato lipidico, mentre le proteine periferiche sono legate alla membrana indirettamente tramite interazioni proteina-proteina.

Appare possibile differenziare due classi di proteine associate alla membrana, denominate proteine di membrana periferiche e integrali; le proteine di membrana periferiche sono state definite operativamente come proteine che si dissociano dalla membrana in seguito a trattamenti con reagenti polari, e non sono inserite nell'interno idrofobico del doppio strato lipidico.

A differenza delle proteine di membrana periferiche, le proteine di membrana integrali possono essere rilasciate solo mediante trattamenti che distruggono il doppio strato fosfolipidico.

Diverse proteine integrali sono proteine transmembrana, che attraversano il doppio strato lipidico con porzioni esposte su entrambi i lati della membrana.

Le porzioni delle proteine transmembrana che attraversano la membrana sono a forma di alfa elica, e composte da 20-25 aminoacidi idrofobici che vengono inserite nella membrana del reticolo endoplasmatico durante la sintesi della catena polipeptidica.

Tali proteine vengono trasportate in vescicole di membrana dal reticolo endoplasmatico all'apparato di Golgi e da lì alla membrana plasmatica.

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