Modello a mosaico fluido

Spieghiamo quale sia il modello di mosaico fluido, la struttura della membrana cellulare e le sue funzioni.

Struttura del modello a mosaico fluido

Qual è il modello di mosaico fluido?

Lui Modello a mosaico fluido Afferma che le membrane cellulari o biomembrane sono strutture dinamiche che hanno fluidità dei loro diversi componenti molecolari, che possono muoversi lateralmente. Cioè, questi componenti sono in movimento e non statici, come si credeva in precedenza.

Questo modello è stato sollevato da s. Jonathan Singer e Garth. L. Nicolson nel 1972 e oggi è ampiamente accettato dalla comunità scientifica. Tutte le cellule sono contenute da una membrana cellulare con particolarità nella sua costituzione e funzione.

Questa membrana definisce i limiti della cellula, consentendo l'esistenza di differenze tra citosol (o interno cellulare) e ambiente esterno. Regola inoltre lo scambio di sostanze tra la cellula e l'esterno.

Nelle cellule eucariotiche, le membrane interne definiscono anche compartimenti e organelli con diverse funzioni, come mitocondri, cloroplasti, busta nucleare, reticolo endoplasmatico, l'apparato di Golgi, tra gli altri.

Struttura della membrana cellulare

Generalità

- La membrana cellulare è costituita da una struttura impermeabile per molecole e ioni solubili in acqua tra 7 e 9 nanometri di spessore. Si osserva nelle microfotografie elettroniche come una doppia linea continua e sottile che circonda il citoplasma cellulare.

- È composto da un doppio strato fosfolipidico, con proteine ​​incorporate lungo la sua struttura e disposte in superficie.

- Contiene molecole di carboidrati su entrambe le superfici (interne ed esterne) e nel caso di cellule eucariotiche animali, presenta anche molecole di colesterolo intervallate all'interno del doppio strato.

Doppio strato di fosfolipidi

I fosfolipidi sono molecole anfipatiche che hanno un'estremità idropofica -acqua e un altro idrofobo -che respinge l'acqua-.

Il doppio strato fosfolipidico che forma la membrana cellulare ha catene idrofobiche (apolari) disposte all'interno della membrana e estremi idrofili (polari) situati verso il mezzo esterno.

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Pertanto, le teste dei gruppi di fosfato di fosfolipidi sono esposti sulla superficie esterna della membrana.

Ricordiamo che sia esterno che interno o citosol, sono acquosi. Ciò influenza la disposizione del doppio strato fosfolipidico, con le sue parti polari che interagiscono con l'acqua e le sue parti idrofobiche che formano la matrice di membrana interna.

Colesterolo

Nella membrana delle cellule animali eucariota ci sono molecole di colesterolo inserite nelle code idrofobiche dei fosfolipidi.

Queste molecole non si trovano nelle membrane delle cellule procariotiche, alcuni protisti, piante e funghi.

Proteine ​​complete di membrana o transmembrana

All'interno del bilay fosfolipidico.

Questi interagiscono non covalentemente attraverso le loro parti idrofobiche, con bilay lipidico.

Configurazione proteica a membrana

Possono presentare una semplice configurazione sotto forma di un bastone, con un'elica alfa idrofobica e incorporata all'interno di interni membranali e con parti idrofili estese ai lati.

Possono anche presentare una configurazione di tipo globulare più ampia e con una struttura terziaria o quaternaria complessa.

Quest'ultimo attraversa spesso la membrana cellulare più volte con i loro segmenti di elica alfa ripetuti e disposti in zigzag attraverso il doppio strato lipidico.

Pori nelle membrane

Alcune di queste proteine ​​globulari hanno porzioni interne idrofile, formando canali o pori attraverso i quali lo scambio di sostanze polari si verifica dalla cellula esterna al citosol e viceversa.

Proteine ​​periferiche

Sulla superficie della faccia citoplasmatica della membrana cellulare, ci sono proteine ​​della membrana periferica, legate alle parti eccezionali di alcune proteine ​​integrali.

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Queste proteine ​​non penetrano nel nucleo idrofobico del doppio strato lipidico.

Copertura di carboidrati

Ci sono molecole di carboidrati su entrambe le superfici di membrana.

In particolare, la superficie esterna della membrana ha un'abbondanza di glucolipidi. Le catene di carboidrati corti sono anche osservate esposte e attaccate in modo covalente alle parti proteiche eccezionali, chiamate glicoproteine.

Fluidità della membrana cellulare

Proporzione acidi grassi saturi vs. insaturi

La fluidità della membrana dipende principalmente dalla proporzione tra fosfolipidi di acidi grassi saturi e non saturi.

Questa fluidità membranale diminuisce all'aumentare della percentuale di fosfolipidi delle catene di acidi grassi saturi, rispetto al non saturo.

Questo perché la coesione è maggiore tra catene lunghe e semplici di acidi grassi saturi, rispetto alla coesione tra le catene corte e insature di acidi grassi insaturi.

Una maggiore coesione tra i suoi componenti molecolari, una fluidità più bassa presenterà la membrana.

Colesterolo

Le molecole di colesterolo interagiscono attraverso i loro anelli rigidi con catene di idrocarburi lipidici, aumentando la rigidità della membrana e riducendo la permeabilità della stessa.

Nelle membrane della maggior parte delle cellule eucariotiche, dove esiste una concentrazione relativa al colesterolo, ciò impedisce alle catene gassate di unire le basse temperature. Ciò dovrebbe congelare la membrana a basse temperature.

Particolarità

I diversi tipi di membrane cellulari presentano particolarità nella loro quantità e tipo di proteine ​​e carboidrati, nonché nella varietà dei lipidi esistenti.

Queste particolarità sono associate a specifiche funzioni cellulari.

Non ci sono solo differenze costitutive tra membrane cellulari eucariot e procariotiche e tra quelle degli organelli, ma anche tra regioni della stessa membrana.

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Funzioni della membrana cellulare

- La membrana cellulare delimita la cella e gli consente di mantenere una condizione stabile nel citosol, diversa da quella dell'ambiente esterno.

- Attraverso la regolazione attiva e passiva del passaggio di sostanze (acqua, ioni e metaboliti) attraverso se stessa, mantiene il potenziale elettrochimico necessario per il funzionamento cellulare.

- Consente alla cellula di rispondere ai segnali medi esterni attraverso i recettori della membrana chimica e fornisce siti di ancoraggio per i filamenti di citoscheletro.

- Nel caso delle cellule eucariotiche, partecipa anche alla creazione di compartimenti interni e organelli con specifiche funzioni metaboliche.

Funzione proteica nella membrana  

Esistono diverse proteine ​​di membrana con funzioni specifiche, tra le quali possiamo menzionare:

- Enzimi che catalizzano (accelerano) reazioni chimiche.

- Recettori della membrana che partecipano al riconoscimento e all'unione a molecole di segnalazione (come gli ormoni).

- Proteine ​​di trasporto di sostanze attraverso la membrana (al citosol e da questo all'esterno cellulare). Questi mantengono un gradiente elettrochimico grazie al trasporto di ioni.

Funzione di copertura di carboidrati esterni

I carboidrati o i glucolipidi partecipano all'adesione delle cellule tra loro e al processo di riconoscimento e interazione della membrana cellulare con molecole come anticorpi, ormoni e virus.

Riferimenti

1. Bagsover, s. R., Hyams, J. S., Shephard, e. A., Bianco, h. A. e Wiedemann, C. G. (2003). Biologia cellulare, a breve rotta. Seconda edizione. Wiley-Liss.
2. Engelman, d. (2005). Sono più mosaici sono membrane fluide. Nature 438 (7068).
3. Raven, J. (2002). Biologia. Sesta edizione. MGH.