La membrana plasmatica è un doppio strato lipidico con proteine, canali ionici e molecole recettoriali integrate nel suo spessore. Questa è una barriera meccanica che separa il citoplasma della cellula dallo spazio pericellulare, essendo allo stesso tempo l'unico collegamento con l'ambiente esterno. Pertanto, il plasmolemma è una delle strutture più importanti della cellula e le sue funzioni gli consentono di esistere e interagire con altri gruppi cellulari.
Panoramica delle funzioni del citolemma
La membrana plasmatica nella forma in cui è presente in una cellula animale è caratteristica di molti organismi di diversi regni. Batteri e protozoi, i cui organismi sono rappresentati da una singola cellula, hanno una membrana citoplasmatica. E gli animali, i funghi e le piante come organismi multicellulari non l'hanno perso nel processo di evoluzione. Tuttavia, in diversi regni di organismi viventiil citolemma è alquanto diverso, sebbene le sue funzioni siano sempre le stesse. Possono essere divisi in tre gruppi: delimitazione, trasporto e comunicazione.
Il gruppo di funzioni di delimitazione include la protezione meccanica della cellula, il mantenimento della sua forma, la protezione dall'ambiente extracellulare. La membrana svolge un gruppo di funzioni di trasporto per la presenza di specifiche proteine, canali ionici e vettori di determinate sostanze. Le funzioni comunicative del citolemma includono la funzione del recettore. Sulla superficie della membrana c'è un insieme di complessi recettoriali, attraverso i quali la cellula partecipa ai meccanismi di trasferimento delle informazioni umorali. Tuttavia, è anche importante che il plasmolemma circondi non solo la cellula, ma anche alcuni dei suoi organelli di membrana. In esse, svolge lo stesso ruolo che nel caso dell'intera cellula.
Funzione barriera
Le funzioni barriera della membrana plasmatica sono molteplici. Protegge l'ambiente interno della cellula con la concentrazione prevalente di sostanze chimiche dal suo cambiamento. La diffusione avviene in soluzioni, cioè l'autoequalizzazione della concentrazione tra mezzi con contenuti diversi di determinate sostanze in essi contenuti. Il plasmalemma blocca semplicemente la diffusione impedendo il flusso di liquidi e ioni in qualsiasi direzione. Pertanto, la membrana limita il citoplasma con una certa concentrazione di elettroliti dall'ambiente pericellulare.
La seconda manifestazione della funzione barriera della membrana plasmatica è la protezione da ambienti fortemente acidi e fortemente alcalini. Membrana al plasma costruitain modo che le estremità idrofobiche delle molecole lipidiche siano rivolte verso l'esterno. Pertanto, spesso distingue tra ambienti intracellulari ed extracellulari con diversi valori di pH. È essenziale per la vita cellulare.
Funzione barriera delle membrane degli organelli
Anche le funzioni di barriera della membrana plasmatica sono diverse perché dipendono dalla sua posizione. In particolare il cariolemma, cioè il doppio strato lipidico del nucleo, lo protegge dai danni meccanici e separa l'ambiente nucleare da quello citoplasmatico. Inoltre, si ritiene che il cariolemma sia indissolubilmente legato alla membrana del reticolo endoplasmatico. Pertanto, l'intero sistema è considerato come un unico repository di informazioni ereditarie, un sistema di sintesi proteica e un gruppo di modificazioni post-traduzionali di molecole proteiche. La membrana del reticolo endoplasmatico è necessaria per mantenere la forma dei canali di trasporto intracellulare attraverso i quali si muovono le molecole di proteine, lipidi e carboidrati.
La membrana mitocondriale protegge i mitocondri, mentre la membrana plastidica protegge i cloroplasti. La membrana lisosomiale svolge anche il ruolo di barriera: all'interno del lisosoma c'è un ambiente a pH aggressivo e specie reattive dell'ossigeno che possono danneggiare le strutture all'interno della cellula se vi penetrano. La membrana, invece, è una barriera universale, sia permettendo ai lisosomi di "digerire" le particelle solide, sia limitando il sito di azione degli enzimi.
Funzione meccanica della membrana plasmatica
Anche le funzioni meccaniche della membrana plasmatica sono eterogenee. In primo luogo, la membrana plasmatica supportaforma cellulare. In secondo luogo, limita la deformabilità della cella, ma non impedisce il cambiamento di forma e fluidità. In questo caso è possibile anche il rafforzamento della membrana. Ciò si verifica a causa della formazione della parete cellulare da parte di protisti, batteri, piante e funghi. Negli animali, compresa la specie umana, la parete cellulare è la più semplice ed è rappresentata solo dal glicocalice.
Nei batteri è glicoproteina, nelle piante è cellulosa, nei funghi è chitinosa. Le diatomee incorporano persino silice (ossido di silicio) nella loro parete cellulare, il che aumenta significativamente la forza e la resistenza meccanica della cellula. E ogni organismo ha bisogno di una parete cellulare per questo. E il plasmolemma stesso ha una forza molto inferiore rispetto a uno strato di proteoglicani, cellulosa o chitina. Non c'è dubbio che il citolemma svolga un ruolo meccanico.
Inoltre, le funzioni meccaniche della membrana plasmatica consentono ai mitocondri, ai cloroplasti, ai lisosomi, al nucleo e al reticolo endoplasmatico di funzionare all'interno della cellula e di proteggersi dai danni sottosoglia. Questo è tipico per qualsiasi cellula che abbia questi organelli di membrana. Inoltre, la membrana plasmatica ha escrescenze citoplasmatiche, attraverso le quali vengono creati contatti intercellulari. Questo è un esempio dell'implementazione della funzione meccanica della membrana plasmatica. Il ruolo protettivo della membrana è inoltre assicurato dalla naturale resistenza e fluidità del doppio strato lipidico.
Funzione comunicativa della membrana citoplasmatica
Trasporto e accoglienza sono tra le funzioni comunicative. Questientrambe le qualità sono caratteristiche della membrana plasmatica e del cariolemma. La membrana degli organelli non ha sempre recettori o è permeata di canali di trasporto, ma il cariolemma e il citolemma hanno queste formazioni. È attraverso di loro che vengono implementate queste funzioni comunicative.
Il trasporto è attuato con due possibili meccanismi: con il dispendio di energia, cioè in modo attivo, e senza dispendio, per semplice diffusione. Tuttavia, la cellula può anche trasportare sostanze per fagocitosi o pinocitosi. Ciò si ottiene catturando una nuvola di particelle liquide o solide dalle sporgenze del citoplasma. Quindi la cellula, come con le sue mani, cattura una particella o una goccia di liquido, attirandola e formando uno strato citoplasmatico attorno ad essa.
Trasporto attivo, diffusione
Il trasporto attivo è un esempio di assorbimento selettivo di elettroliti o nutrienti. Attraverso specifici canali rappresentati da molecole proteiche costituite da più subunità, una sostanza o uno ione idratato penetra nel citoplasma. Gli ioni cambiano i potenziali e le sostanze nutritive sono integrate nei circuiti metabolici. E tutte queste funzioni della membrana plasmatica nella cellula contribuiscono attivamente alla sua crescita e sviluppo.
Solubilità lipidica
Le cellule altamente differenziate come le cellule nervose, endocrine o muscolari utilizzano questi canali ionici per generare potenziali di riposo e d'azione. Si forma a causa della differenza osmotica ed elettrochimica e i tessuti acquisiscono la capacità di contrarsi,generare o condurre un impulso, rispondere a segnali o trasmetterli. Questo è un meccanismo importante per lo scambio di informazioni tra le cellule, che è alla base della regolazione nervosa delle funzioni dell'intero organismo. Queste funzioni della membrana plasmatica di una cellula animale forniscono la regolazione dell'attività vitale, la protezione e il movimento dell'intero organismo.
Alcune sostanze possono persino penetrare nella membrana, ma questo è tipico solo per le molecole lipofile liposolubili. Si dissolvono semplicemente nel doppio strato della membrana, entrando facilmente nel citoplasma. Questo meccanismo di trasporto è tipico degli ormoni steroidei. E gli ormoni della struttura peptidica non sono in grado di penetrare nella membrana, sebbene trasmettano anche informazioni alla cellula. Ciò si ottiene grazie alla presenza di molecole recettoriali (integrali) sulla superficie del plasmalemma. I meccanismi biochimici associati alla trasmissione del segnale al nucleo, insieme al meccanismo di penetrazione diretta delle sostanze lipidiche attraverso la membrana, costituiscono un sistema più semplice di regolazione umorale. E tutte queste funzioni delle proteine integrali della membrana plasmatica sono necessarie non solo a una cellula, ma all'intero organismo.
Tabella delle funzioni della membrana citoplasmatica
Il modo più visivo per evidenziare le funzioni della membrana plasmatica è una tabella che ne indica il ruolo biologico per la cellula nel suo insieme.
| Struttura | Funzione | Ruolo biologico |
| Membrana citoplasmatica a forma di doppio strato lipidico conestremità idrofobiche localizzate verso l'esterno, dotate di complessi recettoriali di proteine integrali e di superficie | Meccanico | Mantiene la forma cellulare, protegge dagli effetti meccanici di sottosoglia, preserva l'integrità cellulare |
| Trasporti | Trasporta goccioline liquide, particelle solide, macromolecole e ioni idratati nella cellula con o senza dispendio energetico | |
| Recettore | Ha molecole recettoriali sulla sua superficie che servono a trasmettere informazioni al nucleo | |
| Adesivo | A causa delle sporgenze del citoplasma, le cellule vicine entrano in contatto tra loro | |
| Elettrogenico | Fornisce le condizioni per la generazione del potenziale d'azione e il potenziale di riposo dei tessuti eccitabili |
Questa tabella mostra chiaramente quali funzioni svolge la membrana plasmatica. Tuttavia, solo la membrana cellulare, cioè il doppio strato lipidico che circonda l'intera cellula, svolge questi ruoli. Al suo interno ci sono organelli, che hanno anche membrane. I loro ruoli dovrebbero essere delineati.
Funzioni della membrana plasmatica: schema
I seguenti organelli differiscono per la presenza di membrane nella cellula: nucleo, reticolo endoplasmatico ruvido e liscio, complesso del Golgi, mitocondri, cloroplasti, lisosomi. In ciascuno diquesti organelli, la membrana gioca un ruolo cruciale. Puoi considerarlo usando l'esempio di uno schema tabulare.
| Organelle e membrane | Funzione | Ruolo biologico |
| Nucleo, membrana nucleare | Meccanico | Le funzioni meccaniche della membrana plasmatica del citoplasma del nucleo le consentono di mantenere la sua forma, prevenendo la comparsa di danni strutturali |
| Barriera | Separazione di nucleoplasma e citoplasma | |
| Trasporti | Ha pori di trasporto per l'uscita dei ribosomi e dell'RNA messaggero dal nucleo e l'ingresso di nutrienti, amminoacidi e basi azotate nell'interno | |
| Mitocondrio, membrana mitocondriale | Meccanico | Mantenere la forma dei mitocondri, prevenendo danni meccanici |
| Trasporti | Ioni e substrati energetici vengono trasferiti attraverso la membrana | |
| Elettrogenico | Fornisce la generazione del potenziale transmembrana, che è alla base della produzione di energia nella cellula | |
| Cloroplasti, membrana plastidica | Meccanico | Supporta la forma dei plastidi, previene i loro danni meccanici |
| Trasporti | Fornisce il trasporto di sostanze | |
| Reticolo endoplasmatico, membrana della rete | Formazione meccanica e ambientale | Prevede la presenza di una cavità dove avvengono i processi di sintesi proteica e la loro modificazione post-traduzionale |
| Apparato del Golgi, membrana di vescicole e cisterne | Formazione meccanica e ambientale | Ruolo vedi sopra |
| Lisosomi, membrana lisosomiale |
Meccanico Barriera |
Mantenere la forma del lisosoma, prevenendo il danno meccanico e il rilascio di enzimi nel citoplasma, limitandolo dai complessi litici |
Membrane cellulari animali
Queste sono le funzioni della membrana plasmatica nella cellula, dove svolge un ruolo importante per ogni organello. Inoltre, un certo numero di funzioni dovrebbero essere combinate in una - in una protettiva. In particolare, le funzioni di barriera e meccanica sono combinate in una protettiva. Inoltre, le funzioni della membrana plasmatica in una cellula vegetale sono quasi identiche a quelle in una cellula animale e batterica.
La cellula animale è la più complessa e altamente differenziata. Qui si trovano proteine molto più integrali, semiintegrali e di superficie. In generale, negli organismi multicellulari, la struttura della membrana è sempre più complessa che in quelli unicellulari. E quali funzioni svolge la membrana plasmatica di una particolare cellula determina se sarà classificata come epiteliale, connettiva otessuto eccitabile.
