La cellula, la membrana plasmatica

Il corpo umano può considerarsi come un “aggregato” di circa 10¹⁴ cellule fra loro organizzate in diverse strutture funzionali. Ogni singola cellula rappresenta un’unità vivente in grado di sopravvivere e riprodursi in presenza di adeguato nutrimento. La cellula è fondamentalmente composta da un citoplasma, in cui sono immersi il nucleo cellulare e gli organelli, e la membrana cellulare che isola il citoplasma dal liquido extracellulare.

Membrane cellulari Ogni cellula è circondata da una membrana plasmatica con il compito di mantenere una composizione citoplasmatica ben diversa dal liquido extracellulare. La membrana, per mezzo degli enzimi, recettori ed antigeni che la compongono, può interagire con altre cellule, con il liquido e le sostante extracellulari e con sostanze regolatrici (es. ormoni). Anche gli organelli intracellulari sono divisi dalla cellula per mezzo di una membrana che li riveste, e che spesso svolge importanti reazioni e processi cellulari indispensabili alla vita (es. fosforilazione ossidativa, trasporto degli elettroni). Sussistono similitudini nella composizione delle membrane cellulari, per essendo estremamente differenti fra cellule diverse e fra i diversi comparti di una stessa cellula. I principali costituenti della membrana sono le proteine ed i fosfolipidi. Un fosfolipide è una molecola con una testa polare e due estremità non polari. Nella cellula i fosfolipidi sono disposti in modo tale da formare un doppio strato, con le teste polari ed idrofile a contatto per un verso col citoplasma e dall’altro col liquido extracellulare, e le code non polari ed idrofobiche a contatto fra loro.
Il modello della membrana è definito a mosaico fluido e, al suo interno o sulla sua superficie, possiamo ritrovare le proteine di membrana che saranno definite rispettivamente intrinseche (o integrali se immerse nel doppio strato) ed estrinseche (o periferiche se situate sulla superficie).

La fluidità della membrana consente, a molte delle molecole che la costituiscono, di diffondere in essa. In alcuni casi invece (es. recettori per l'acetilcolina) sono ancorate.
I fosfolipidi di membrana sono, nella maggior parte dei casi, fosfolipidi contenenti colina come le lecitine (fosfatidilcolina, vedi fig.) e le sfingomieline.

Seguono i fosfolipidi contenenti gruppi amminici: fosfatidilserina e fosfatidiletanolamina. Altri fosfolipidi, presenti in misura minore, sono il fosfatidilglicerolo, il fosfatidilinositolo e la cardiolipina. Il colesterolo è il principale costituente della membrana plasmatica con l’importante ruolo di mantenerne la fluidità, soprattutto in presenza di agenti tendenti a fluidificarla (es. alcoli). I glicolipidi, pur non essendo marcatamente presenti, rivestono il ruolo di recettori o antigeni, per mezzo della loro estremità glucidica sporgente rispetto alla membrana. I vari tipi di lipidi e fosfolipidi sono generalmente distribuiti in percentuali differenti in ognuno dei due strati lipidici della membrana, che può contenere oltre 100 tipi differenti di costituenti proteici. Le proteine di membrana costituiscono gli enzimi, le proteine trasportatrici, i recettori per gli ormoni ed i neurotrasmettitori. Alcune proteine di membrana hanno legate in maniera covalente (Il legame covalente è dato dall’incontro di due atomi identici con uguale necessità di acquisire un elettrone per completare l’orbita esterna) catene glucidiche. Le catene glucidiche sono poste quasi sempre sulla superficie esterna della membrana e, l’acido sialico presente in esse e nei glicolipidi, determina la polarità negativa della superficie cellulare. La maggior parte delle molecole presenti nei sistemi viventi è altamente solubile in acqua e scarsamente solubile in solventi polari. Per tale ragione la membrana cellulare, con il suo strato polare interno, è un’ottima barriera di permeabilità. Tale barriera consente concentrazioni di sostanza differenti fra citoplasma e liquido extracellulare, ed è sempre la permeabilità della barriera a consentire la localizzazione di processi cellulari in specifici organelli.
Il passaggio di molecole importanti, quali molecole nutritive, prodotti di rifiuto e secreti, avviene per passaggio a velocità controllata.