Biology I (Italiano)

Nel 1972, S. J. Singer e Garth L. Nicolson proposero un nuovo modello della membrana plasmatica che, rispetto alla precedente comprensione, spiegava meglio sia le osservazioni microscopiche che la funzione della membrana plasmatica. Questo è stato chiamato il modello di mosaico fluido. Il modello si è evoluto un po ‘ nel tempo, ma rappresenta ancora meglio la struttura e le funzioni della membrana plasmatica come ora le comprendiamo., Il modello a mosaico fluido descrive la struttura della membrana plasmatica come un mosaico di componenti – tra cui fosfolipidi, colesterolo, proteine e carboidrati—in cui i componenti sono in grado di fluire e cambiare posizione, pur mantenendo l’integrità di base della membrana. Sia le molecole di fosfolipidi che le proteine incorporate sono in grado di diffondersi rapidamente e lateralmente nella membrana. La fluidità della membrana plasmatica è necessaria per le attività di alcuni enzimi e molecole di trasporto all’interno della membrana. Le membrane plasmatiche variano da 5-10 nm di spessore., Come confronto, i globuli rossi umani, visibili tramite microscopia ottica, hanno uno spessore di circa 8 µm, o circa 1.000 volte più spesso di una membrana plasmatica. (Figura 1)

Figura 1. Il modello a mosaico fluido della struttura della membrana plasmatica descrive la membrana plasmatica come una combinazione fluida di fosfolipidi, colesterolo, proteine e carboidrati.,

La membrana plasmatica è costituita principalmente da un doppio strato di fosfolipidi con proteine incorporate, carboidrati, glicolipidi e glicoproteine e, nelle cellule animali, colesterolo. La quantità di colesterolo nelle membrane plasmatiche animali regola la fluidità della membrana e cambia in base alla temperatura dell’ambiente cellulare. In altre parole, il colesterolo agisce come antigelo nella membrana cellulare ed è più abbondante negli animali che vivono in climi freddi.,

Il tessuto principale della membrana è composto da due strati di molecole di fosfolipidi, e le estremità polari di queste molecole (che sembrano una raccolta di sfere nella rappresentazione di un artista del modello) (Figura 1) sono in contatto con fluido acquoso sia all’interno che all’esterno della cellula. Pertanto, entrambe le superfici della membrana plasmatica sono idrofile. Al contrario, l’interno della membrana, tra le sue due superfici, è una regione idrofobica o non polare a causa delle code di acidi grassi. Questa regione non ha attrazione per l’acqua o altre molecole polari.,

Le proteine costituiscono il secondo principale componente chimico delle membrane plasmatiche. Le proteine integrali sono incorporate nella membrana plasmatica e possono estendersi in tutto o in parte della membrana. Le proteine integrali possono servire come canali o pompe per spostare i materiali dentro o fuori dalla cellula. Le proteine periferiche si trovano sulle superfici esterne o interne delle membrane, attaccate a proteine integrali o a molecole di fosfolipidi. Entrambe le proteine integrali e periferiche possono servire come enzimi, come allegati strutturali per le fibre del citoscheletro, o come parte dei siti di riconoscimento della cellula.,

I carboidrati sono il terzo componente principale delle membrane plasmatiche. Si trovano sempre sulla superficie esterna delle cellule e sono legati alle proteine (formando glicoproteine) o ai lipidi (formando glicolipidi). Queste catene di carboidrati possono essere costituite da 2-60 unità di monosaccaridi e possono essere diritte o ramificate. Insieme alle proteine periferiche, i carboidrati formano siti specializzati sulla superficie cellulare che consentono alle cellule di riconoscersi l’un l’altro.,

EVOLUZIONE IN AZIONE

Come i virus infettano organi specifici

Specifiche molecole di glicoproteina esposte sulla superficie delle membrane cellulari delle cellule ospiti sono sfruttate da molti virus per infettare organi specifici. Ad esempio, l’HIV è in grado di penetrare le membrane plasmatiche di specifici tipi di globuli bianchi chiamati cellule T-helper e monociti, così come alcune cellule del sistema nervoso centrale. Il virus dell’epatite attacca solo le cellule del fegato.,

Questi virus sono in grado di invadere queste cellule, perché le cellule hanno siti di legame sulle loro superfici che i virus hanno sfruttato con glicoproteine altrettanto specifiche nei loro cappotti. (Figura 2). La cellula viene ingannata dal mimetismo delle molecole del rivestimento del virus e il virus è in grado di entrare nella cellula. Altri siti di riconoscimento sulla superficie del virus interagiscono con il sistema immunitario umano, spingendo il corpo a produrre anticorpi. Gli anticorpi sono fatti in risposta agli antigeni (o proteine associate a patogeni invasivi)., Questi stessi siti servono come luoghi per gli anticorpi da attaccare e distruggere o inibire l’attività del virus. Sfortunatamente, questi siti sull’HIV sono codificati da geni che cambiano rapidamente, rendendo molto difficile la produzione di un vaccino efficace contro il virus. La popolazione di virus all’interno di un individuo infetto si evolve rapidamente attraverso la mutazione in diverse popolazioni, o varianti, distinte dalle differenze in questi siti di riconoscimento., Questo rapido cambiamento dei marcatori di superficie virali diminuisce l’efficacia del sistema immunitario della persona nell’attaccare il virus, perché gli anticorpi non riconosceranno le nuove variazioni dei modelli di superficie.

Figura 2. L’HIV attracca e si lega al recettore CD4, una glicoproteina sulla superficie delle cellule T, prima di entrare o infettare la cellula. (credito: modifica del lavoro da parte degli Stati Uniti National Institutes of Health/National Institute of Allergy and Infectious Diseases)