La membrana cellulare e le sue funzioni, Schemi e mappe concettuali di Biologia Vegetale

Scarica La membrana cellulare e le sue funzioni e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia Vegetale solo su Docsity! LA MEMBRANA CELLULARE La cellula, unità base della vita, richiede le membrane per esistere. Le membrane racchiudono l’ambiente cellulare e permettono il raggiungimento e il mantenimento di compartimenti elettro- chimicamente differenti e ben definiti. Una pellicola di soli 8nm di spessore che regola il traffico molecolare tra l’interno e l’esterno della cellula che delimita. La funzione principale delle membrane è quella di fungere da barriera selettiva e semipermeabile alla maggior parte delle molecole solubili in acqua. LE FUNZIONI DELLA MEMBRANA • Controlla il trasporto delle molecole verso l’interno e l’esterno della membrana; • Trasmette i segnali dall’ambiente alla cellula; • Partecipa alla sintesi e all’assemblaggio delle molecole della parete cellulare; • Fornisce legami fisici tra gli elementi del citoscheletro e la matrice extracellulare. Al pari di tutte le membrane biologiche, la membrana plasmatica mostra una permeabilità selettiva : permette, cioè, ad alcune sostanze di attraversarla più facilmente di altre. Esistono molte affinità tra membrana plasmatica vegetale e quella animale, le differenze che pure esistono, sono in parte dovute alla contiguità con le pareti cellulari e ai rapporti con l’apoplasto. Le cellule vegetali contengono 20 differenti membrane ben conservate ereditate dalla cellula madre. TIPI DI MEMBRANE PRESENTI NELLE CELLULE VEGETALI ➢ MEMBRANA PLASMATICA ➢ MEMBRANA NUCLEARE ➢ RETICOLO ENDOPLASMATICO ➢ CISTERNE DEL GOLGI (CIS, MEDIANO, TRANS) VESCICOLE DI TRASPORTO RIVESTITE DI CLATRINA ➢ MEMBRANA DELLE VESCICOLE DI ENDOCITOSI ➢ MEMBRANA ENDOSOMICA ➢ MEMBRANE DEL CORPO MULTIVESCICOLARE/VACUOLO AUTOFAGICO TONOPLASTO ➢ MEMBRANA DEL PEROSSISOMA ➢ MEMBRANA DEL GLIOSSISOMA ➢ MEMBRANE DEL CLOROPLASTO ➢ MEMBRANE DEI TILACOIDI ➢ MEMBRANE DEI MITOCONDRI Le proprietà fisico-chimiche delle molecole che compongono le membrane ne permettono l’autoassemblaggio spontaneo in micelle e doppi strati. Queste molecole sono ANFIPATICHE, presentano cioè un dominio idrofilico e uno idrofobico. Quando messe a contatto con l’acqua, i domini idrofilici si dispongono in modo tale da massimizzare le interazioni con le molecole di acqua, mentre i domini idrofobici si associano tra di loro per minimizzare l’esposizione alla fase acquosa. I FOSFOFOLIPIFI I pricipali lipidi del plasmalemma sono i fosfolipidi, gli steroli ed in minor misura (10,20%) i glicolipidi. I fosfolipidi sono i lipidi più comuni nelle membrane, hanno una testa polare idrosolubile a base di fosfato e una porzione idrofoba formata da due catene di acido grasso, contenenti dai 14 ai 24 atomi di carbonio. Le pieghe introdotte dai doppi legami influenzano il loro impacchettamento che, a sua volta, influenza la fluidità complessiva della membrana. La percentuale dei diversi lipidi in membrana ne influenza la fluidità ed è tipico e regolato per le diverse membrane cellulari. GLI STEROLI Fra gli steroli è comune e diffuso il ß-sitosterolo, mentre è più scarso il COLESTEROLO, (tipico componente delle membrane animali). Nel doppio strato lipidico gli steroli si comportano diversamente dai fosfolipidi, soprattutto perché il dominio idrofobico di una molecola di sterolo è molto più grande rispetto alla testa polare non carica. Di conseguenza gli steroli di membrana sono capaci di diffondere rapidamente nel doppio strato e di fare un “flip-flop” con una frequenza superiore rispetto ai fosfolipidi. STEROLI PRESSNTI NELLA MEMBRANA Le proteine possiedono poli idrofili, nei quali si accumulano i gruppi polari dei componenti aminoacilici e poli lipofili formati da catene apolari di idrocarburi degli aminoacidi. Le zone lipofile interagiscono con le code lipofile delle molecole lipidiche,mentre le zone idrofile sono in connessione con le teste idrofile dei lipidi costituenti la membrana. Questa organizzazione rende stabile la struttura di membrana. SONO STATE IDENTIFICATE DUE CONFIGURAZIONI NELLE PROTEINE TRANSMEMBRANA Una relativamente semplice di forma allungata, consistente in un’ α elica inserita nell’interno idrofobo della membrana, con porzioni idrofile non regolari che si protendono su entrambi i lati. Una seconda viene individuata nelle proteine globulari a struttura tridimensionale complessa tale da formare ripetuti “passaggi”attraverso la membrana. Anche in queste proteine la catena polipetidica usualmente attraversa il doppio strato lipidico come una serie di α eliche. Le membrane plasmatiche vegetali contengono un notevole numero di proteine con funzioni ossidoriduttive. Abbondanti enzimi redox del plasmalemma sono il citocromo b561 (che avrebbe funzione di mantenere le comunicazioni tra l’ambiente cellulare e l’ambiente esterno),e alcune flavoproteine interne, come una NADH-cit b5 reduttasi e una chinone reduttasi NADPH-dipendente. Vi sono anche dei flavocitocromi (NADH ossidasi e NADPH ossidasi) transmembrana, presenti a bassi livelli e coinvolti nelle reazioni di difesa da patogeni e nella riduzione dei metalli. La membrana plasmatica contiene inoltre numerosi recettori, ormonali e non, e il complesso proteico della cellulosa sintasi . L’unico complesso enzimatico intrinseco del plasmalemma vegetale che contribuisca alla sintesi di parete. I complessi enzimatici di cellulosa sintasi formano”rosette”incluse nella membrana plasmatica. Ogni”rosetta” sintetizza cellulosa da un derivato del glucosio, l’UDP- glucosio (uridina difosfato glucosio). Le molecole di UDP- glucosio penetrano nella rosetta dalla parte citoplasmatica della membrana e una microfibrilla viene estrusa dalla faccia esterna della membrana. Le proteine sono più voluminose e si muovono più lentamente,molte a causa del loro legame con il citoscheletro, sembrano essere praticamente immobili. DIFFUSIONE Grazie alla diffusione i soluti si distribuiscono uniformemente nelle soluzioni. La diffusione è rappresentata da un movimento netto di un soluto da una regione ad elevata concentrazione verso una a concentrazione inferiore. La velocità di diffusione varia a seconda della sostanza coinvolta, ma si mantiene comunque fino a quando non si è raggiunto l’equilibrio. Una membrana semipermeabile permette a certe molecole o ioni di attraversarla tramite la diffusione. Il flusso di passaggio dipende dalla pressione, dalla concentrazione delle molecole o di soluti da entrambi i lati e dalla temperatura, oltre che dalla permeabilità della membrana a ciascun soluto. In base alla membrana e al soluto, la permeabilità potrebbe dipendere dalle dimensioni, dalla solubilità, dalle proprietà o dalla chimica del soluto stesso.