La membrana cellulare e il trasporto attraverso la membrana

La membrana cellulare

La membrana cellulare (anche chiamata membrana plasmatica o fosfolipidica) e un doppio strato di fosfolipidi che delimita la cellula in tutti gli organismi viventi, la separa dall’ambiente esterno e ne regola gli scambi di sostanze chimiche, nutrienti e sostanze di scarto. Nelle cellule eucariote delimita anche gli organelli interni alla cellula.

Oltre ai fosfolipidi, che creano appunto il “doppio strato fosfolipidico” o “bilayer fosfolipidico”, troviamo anche altri componenti lipidici, come il colesterolo, e una componente proteica e in piccola parte glucidica (glicoproteine e glicolipidi). I fosfolipidi si dispongono in un doppio strato, con le teste idrofile volte verso l’ambiente esterno e verso il citoplasma. Le code idrofobe di conseguenza sono in contatto tra loro “nell’interno” del bilayer. Questa disposizione minimizza la superficie delle code idrofobe in contatto con l’acqua.

Perchè i fosfolipidi si dispongono in un doppio strato?

Dipende tutto dalla polarità/apolarità dei fosfolipidi. Una molecola si dice polare quando presenta una differenza di carica al suo interno. Sostanze polari si miscelano bene con altre sostanze polari o addirittura ioniche, sostanze apolari invece potranno mescolarsi con altre sostanze apolari ma non riusciranno a creare una miscela omogenea con sostanze polari.

I fosfolipidi hanno una struttura ambivalente: la testa polare (idrofila) va d’accordo con l’acqua, la coda apolare (idrofoba) non va d’accordo con l’acqua. Di conseguenza quando si troveranno in ambiente acquoso cercheranno di disporsi con le teste rivolte verso l’acqua (sostanza polare) e le codine tenute al riparo da essa (perchè sono appunto apolari).

Il trasporto attraverso la membrana

Per poter svolgere le proprie attività le cellule devono compiere continuamente due azioni: rifornirsi di alcuni materiali ed eliminarne altri. Gli scambi di materiali tra la cellula e l’ambiente esterno si verificano a livello della membrana plasmatica. Le cellule sono in grado di selezionare le molecole che devono entrare all’interno della cellula affinché possano soddisfare le esigenze nutrizionali e mantenere l‘equilibrio cellulare.

Il passaggio di sostanze specifiche è consentito da specifici canali proteici, mentre altre possono attraversare la membrana indisturbate. Pertanto, è possibile distinguere due tipi di trasporto delle sostanze differenti: trasporto passivo e trasporto attivo.

Il trasporto passivo

Il movimento delle sostanze che avviene senza dispendio energetico da parte della cellula si chiama trasporto passivo. Le particelle si spostano da una parte all’altra della membrana plasmatica a seconda della loro concentrazione, cioè dal lato dove sono più concentrate verso quello dove lo sono meno.

• Diffusione semplice = La diffusione semplice è un tipo di trasporto che non necessita di nessuna proteina canale e avviene senza consumo di ATP.
• Diffusione facilitata = modalità di trasporto passivo, mediata da proteine di membrana. facilita e velocizza il passaggio di specifiche molecole o di specifici ioni.

Le proteine che attraversano il doppio strato fosfolipidico formano dei pori che permettono il passaggio di specifici ioni e sono dette canali ionici. Essi si aprono e si chiudono in risposta a segnali ricevuti dalla membrana plasmatica e in questo modo la cellula regola il movimento delle sostanze in entrata e in uscita. Anche l’osmosi, cioè la diffusione dell’acqua attraverso la membrana plasmatica, è facilitata dalla presenza di speciali canali, le acquaporine, formati da proteine che attraversano la membrana.

Il trasporto attivo

Avviene mediante consumo di ATP (quindi richiede energia). Il trasporto attivo sposta le molecole di soluto dalla parte della membrana dove sono meno concentrate a quella dove lo sono di più.

Esocitosi e endocitosi

Esistono inoltre due meccanismi di trasporto attivo delle macromolecole (molecole più grandi) verso l’esterno e verso l’interno della cellula. La cellula utilizza il processo di esocitosi per trasportare fuori dal proprio citoplasma grandi quantità di materiali e quello di endocitosi per trasportare all’interno macromolecole o altre particelle. I due processi sono analoghi ma avvengono in senso inverso. Un tipo particolare di endocitosi è la fagocitosi, che consiste nella cattura di particelle alimentari da parte di organismi unicellulari, come le amebe.