[0:20]Ben ritrovati. In questo video vedremo la membrana cellulare, la prima delle componenti cellulari che andremo ad affrontare, ed è una componente molto importante per la vita della cellula. Per affrontare questa lezione, dovrete aver già visto i video precedenti. Qua vedete la playlist in cui è presente la lezione 1 che va ad introdurre che cos'è la biologia e quindi cosa sono gli esseri viventi, la lezione 2 che invece va a trattare le biomolecole e cioè una lezione di biochimica. In poche parole andiamo a vedere come sono composti gli organismi viventi, da quali molecole sono composti.
[1:06]E poi l'ultima lezione precedente a questa, che è essenziale vedere, sennò si capirà ben poco di questa lezione, è appunto la lezione 3, dove viene trattata la cellula, più in particolare la cellula eucariota. Perché bisogna aver già visto la lezione 3? Beh, perché la membrana è un elemento essenziale alla cellula, ma non è l'unico, quindi noi adesso andremo ad affrontare video dopo video, i vari elementi che compongono la cellula e che ne dirigono le funzioni. Iniziamo con il dire che la membrana cellulare è la componente esterna della cellula che va a racchiudere quella membrana che va a racchiudere il citoplasma e separa la cellula e il suo citoplasma dall'ambiente circostante. È importantissima, innanzitutto, appunto, perché riesce a separare tutto quello che è contenuto dentro la cellula dall'ambiente circostante e anche perché seleziona quello che può passare attraverso la membrana, appunto. Cioè la membrana stessa va a selezionare quello che ci può passare attraverso. Questo fa sì che la cellula venga protetta dall'ambiente circostante, ma possa anche entrare in relazione con esso, andando a scambiare sostanze. Altra nozione molto importante da ricordare è che il citoplasma, di cui abbiamo già parlato nella lezione 3, è composto prevalentemente da acqua, e cioè il citoplasma è quella sostanza interna alla cellula, gelatinosa, composta principalmente da acqua e poi all'interno sono disciolte varie sostanze come proteine, zuccheri, eccetera eccetera. Però, ecco, la componente principale del citoplasma è acqua. Perché andiamo a fare questa precisazione? Perché la prima cosa che dobbiamo andare a riprendere, soprattutto dalla chimica, è la polarità o la non polarità di una molecola. Una molecola polare è una molecola che al suo interno presenta una differenza di carica. Le cariche elettriche, quindi, fanno sì che una molecola possa essere polare. Una molecola, invece, che non presenta differenze di carica al suo interno si dice che è apolare, o non polare, semplicemente. Andiamo però a tirare in ballo questa caratteristica chimica delle molecole, perché le molecole polari, o meglio, le sostanze formate da molecole polari, si sciolgono molto bene con altre sostanze polari. Un esempio di molecola polare è l'acqua, e con l'acqua si scioglie molto bene con altre sostanze affini a lei. Ad esempio, i sali, che sono sostanze altamente polari, in realtà sono addirittura dei composti formati da legame ionico, quindi estremamente polari, vanno a sciogliersi molto bene dentro l'acqua. Anche gli zuccheri, sapete bene che lo zucchero si scioglie molto bene dentro l'acqua, questo perché anche la molecola di zucchero ha una sua polarità. Sostanze, invece, apolari, e cioè prive di carica, o meglio, al loro interno potrebbero esserci delle cariche, ma la risultante totale è neutra, si sciolgono bene in sostanze apolari, e un esempio è l'olio. Possiamo, appunto, fare l'esempio di sostanza polare e apolare con acqua e olio. Vediamo bene che il polare con la polare non si scioglie. E cioè, in poche parole, non si riesce a formare un miscuglio omogeneo tra acqua e olio, mentre, invece, tra sostanza polare si scioglie bene con un'altra sostanza polare, una sostanza apolare si scioglie bene con un'altra sostanza polare. Quindi possiamo dire che il simile scioglie il simile. E qua vediamo esattamente un'immagine che va a descrivere quello che abbiamo appena enunciato. E cioè, se abbiamo l'olio, formato da molecole, come vedete, apolari, vedete che non ci sono cariche presenti su queste molecole. Mentre, invece, abbiamo un becher riempito d'acqua con molecole polarizzate, vedete che c'è una differenza di carica all'interno delle molecole. Se noi li mettiamo insieme, ecco, queste due sostanze non riusciranno a sciogliersi. E per andare a parlare della membrana, dobbiamo per forza andare a riprendere i fosfolipidi. Quindi se non avete visto la lezione 2 in cui andiamo ad analizzare questo tipo di biomolecola, dovete assolutamente andarla a riprendere. Questo perché, come vedete, i fosfolipidi hanno essenzialmente una funzione, forse la loro più importante funzione, e cioè formare le membrane cellulari. Come sono fatti i fosfolipidi? I fosfolipidi sono delle molecole, appunto, lipidiche, e cioè, tendenzialmente, dovrebbero essere apolari, ma hanno una caratteristica molto particolare. Hanno una testa, vedete, una zona di questa molecola che è polare. Mentre, invece, le due codine, che sono anche molto più lunghe, sono apolari. In poche parole, questi lipidi sono una via di mezzo tra il mondo polare e apolare. Hanno una piccola testa polare, due lunghe code apolari. E allora se abbiamo detto che le sostanze polari si sciolgono bene nell'acqua, mentre le sostanze apolari no, non vanno d'accordo con l'acqua, possiamo dire che i fosfolipidi sono formati da una testa che possiamo chiamare idrofila, cioè dal greco idrofila vuol dire che va d'accordo con l'acqua, e due codine idrofobe, e cioè, dal greco anche qua, hanno paura dell'acqua, e cioè non vanno d'accordo con l'acqua. In poche parole, le molecole che vanno a formare la membrana cellulare di tutte le cellule, sono formate con una testina che va d'accordo con l'acqua e delle codine che non vanno d'accordo con l'acqua. E allora come si posizionano quando si troveranno immerse in acqua? Perché sappiamo che nell'ambiente circostante è preponderante l'acqua. Addirittura dentro il nostro corpo, comunque, è preponderante l'acqua rispetto alle sostanze apolari, ai grassi. E allora, ecco che si disporranno con tutte le teste polari, e cioè che vanno d'accordo con l'acqua all'esterno, e lasceranno all'interno le codine che vanno d'accordo tra loro, ma non con l'acqua, in questo modo, vedete, le codine vengono protette dall'acqua. Questa struttura si chiama micella, e noi la possiamo vedere in modo tridimensionale così. Ecco, vedete, tridimensionalmente tutte le molecoline di fosfolipidi si disporranno con le teste all'esterno, verso l'acqua, e le codine all'interno, così da essere riparate dall'acqua. Però abbiamo detto che dentro la cellula è presente il citoplasma, che è una sostanza acquosa. E allora come andranno a disporsi questi fosfolipidi se vogliono presentare acqua all'esterno e acqua all'interno e quindi andare a formare un rivestimento del citoplasma? Ecco, si disporranno in questo modo, e cioè, dentro una cellula, qua vedete una cellula iconizzata, avremo del citoplasma che è su base acquosa, fuori dalla cellula avremo una sostanza probabilmente su base acquosa, che può essere, ad esempio, la matrice extracellulare. O può essere anche semplicemente l'ambiente circostante. E allora, i fosfolipidi come andranno a disporsi? Si andranno a disporre con le teste verso l'esterno e verso l'interno. Vedete? Le teste vanno d'accordo con l'acqua e quindi saranno a contatto con l'acqua, mentre le codine vengono lasciate tutte all'interno. In questo modo va a formarsi un doppio strato di fosfolipidi che va a costituire tutte le membrane cellulari che conosciamo. E cioè, qualsiasi cellula che conosciamo è rivestita dalla membrana cellulare, composta in questo modo, da un doppio strato di fosfolipidi, rivolti con le testine polari all'esterno e le testine polari all'interno, lasciando in mezzo le codine apolari idrofobe. Questo perché non vanno d'accordo con l'acqua.
[9:29]Questa struttura, questa disposizione, è molto, molto importante, perché permette alle cellule di avere una separazione netta con l'ambiente circostante. In poche parole, le sostanze, se vogliono passare da una parte all'altra della membrana, devono chiedere permesso. Questo perché vengono a formarsi due strati di fosfolipidi che vanno a selezionare molto bene le sostanze che possono passare. Ora ci si può fare una domanda: come passano le sostanze attraverso questa membrana? E soprattutto, come fa la membrana a decidere quali sostanze possono passare e quali, invece, devono essere fermate? E partendo da questa domanda, andiamo ad affrontare come avviene il trasporto attraverso la membrana. Innanzitutto, per poter svolgere le proprie attività, le cellule devono assolutamente compiere continuamente due azioni: prendere i materiali dall'esterno, il nutrimento dall'esterno, e eliminare quello che non gli serve. Gli scambi di materiali tra la cellula e l'ambiente si verificano per forza attraverso la membrana plasmatica, perché, come abbiamo detto, riveste tutta la cellula. Le cellule, grazie alla membrana, sono quindi in grado di selezionare le molecole che devono passare attraverso di essa. Quindi, tutte le molecole che devono entrare, ad esempio, per esigenze nutrizionali, o uscire, comunque, per mantenere un equilibrio cellulare. Tutto questo va fatto perché la cellula deve essere in rapporto con l'ambiente, e quindi dovrà scambiare delle sostanze con esso. Il passaggio di sostanze specifiche è consentito da dei canali specifici, fatti da proteine. Quindi, iniziamo a vedere che all'interno di questo strato di fosfolipidi sono presenti anche delle proteine. Altre sostanze, invece, riescono ad attraversare la membrana in modo indisturbato. Per questo noi possiamo distinguere, sostanzialmente, due tipi di trasporto. Ora vi spiego perché ve ne ho messo anche un terzo in questa immagine. Abbiamo un trasporto passivo, e cioè sostanze che passano dall'esterno all'interno, o viceversa, della membrana, senza consumo di energia. E abbiamo un trasporto attivo, e cioè la cellula deve consumare energia per spingere dentro o spingere in fuori le sostanze che vuole far passare. Abbiamo poi, successivamente lo andremo a vedere alla fine di questo video, un trasporto vescicolare, e cioè un trasporto che non avviene attraverso la membrana, ma avviene con la membrana stessa. Viene sintetizzato come endocitosi ed esocitosi.
[12:12]Quindi abbiamo detto che il trasporto di membrana si suddivide in: trasporto passivo, quando non richiede energia; trasporto attivo, se richiede energia per il passaggio delle sostanze. Il trasporto passivo a sua volta si può suddividere in diffusione semplice o diffusione facilitata. Ricordiamoci che il trasporto passivo avviene sempre secondo gradiente. Il gradiente di concentrazione che cos'è? Il gradiente di concentrazione è la concentrazione tra interno della cellula ed esterno della cellula. Le sostanze passeranno sempre da dove sono più concentrate a dove sono meno concentrate. In poche parole, le sostanze tendono a volersi diluire. Facciamo un esempio anche molto semplice: se infiliamo 20 persone dentro uno sgabuzzino, ecco, quelle persone tenderanno a voler uscire dallo sgabuzzino. Ecco, possiamo sintetizzare molto, semplificare molto questo concetto. Quindi, il passaggio secondo gradiente di concentrazione vuol dire, appunto, che le sostanze tendono ad andare dove ce n'è meno. E quali sostanze passano tramite diffusione semplice, e cioè, passano proprio attraverso i fosfolipidi della membrana? Ecco, molecoline molto piccole, molecole molto piccole e, se possibile, apolari. Questo perché, essendo apolari, riescono a passare molto bene attraverso il doppio strato di codine apolari dei fosfolipidi. Ad esempio, quindi, possono passare attraverso la membrana senza nessun controllo particolare, gas, come ossigeno o anidride carbonica, ormoni lipidici, questo anche perché i lipidi sono apolari, quindi se sono piccoli ormoni lipidici possono passare, e acqua. Attenzione, l'acqua, abbiamo detto che è una molecola polare, può passare attraverso la membrana. In realtà, può passare minima parte, però non può passare in grandi quantità. Infatti, scopriremo che per l'acqua poi c'è una diffusione facilitata. Questo proprio perché l'acqua non riesce a passare in gran quantità a causa della apolarità di una parte della membrana. Questo perché, appunto, le codine sono apolari, abbiamo detto, e non vanno d'accordo con l'acqua, quindi le molecole d'acqua passano, ma in quantità davvero esigue. Partiamo dal trasporto passivo e diciamo che il movimento delle sostanze che avviene senza dispendio energetico da parte della cellula si chiama, appunto, trasporto passivo. E cioè, la cellula non consuma energia per far passare determinate sostanze dall'esterno all'interno o viceversa. Le particelle si spostano da una parte all'altra della membrana plasmatica a seconda della loro concentrazione, cioè, dal lato dove sono più concentrate verso quello dove lo sono meno.
[15:05]E andiamo a suddividere questi due tipi di diffusione. Il primo passaggio viene chiamato diffusione semplice. Semplicemente, vedete qua ci sono delle molecoline, in questo caso nell'immagine sono lipidi, quindi delle piccole molecoline, se possibile, apolari, riescono a passare attraverso la membrana senza neanche dispendio di energia. Loro passano se ce n'è tanta all'esterno, vanno verso l'interno, se ce n'è tante all'interno, vanno verso l'esterno, quindi passano, diffondono secondo gradiente. Per quanto riguarda, invece, la diffusione facilitata è molto simile alla diffusione semplice, ma siccome molto spesso a dover passare tramite diffusione facilitata sono molecole o un po' più grandi, oppure polari, come l'acqua, vengono utilizzati dei canali proteici, e cioè, dentro il doppio strato fosfolipidico della membrana, sono presenti queste proteine molto simili dei canestri, in cui vengono fatte passare determinate sostanze.
[16:08]Un esempio specifico, e lo vedete qua, è il passaggio dell'acqua. Per il passaggio dell'acqua esistono dei canali proteici, chiamati acquaporine, in cui l'acqua può passare liberamente, molto più liberamente che se dovesse attraversare la membrana plasmatica. Questo perché la membrana, come abbiamo detto, ha una forte componente apolare e quindi impedisce, in maniera parziale, il passaggio di acqua. Che essendo una molecola molto piccola, riesce comunque un po' ad intrufolarsi tra le testine e le codine e passare, ma se dovesse passare in maggior quantità, e le cellule spesso hanno bisogno di cambiare la concentrazione di acqua al loro interno, ecco, in questo caso deve sfruttare questi canali proteici, che le permettono di passare in maniera molto più agevole e in maggior quantità. Questi canali, appunto, per l'acqua si chiamano acquaporine, per altre sostanze hanno altri nomi. Quindi, questi canali vanno a formare dei veri e propri pori che permettono il passaggio di molecole, tante volte, anche molto polarizzate, come, ad esempio, gli ioni. Cosa sono gli ioni? Sono delle molecole con carica elettrica. Anche l'osmosi, e cioè la diffusione dell'acqua, come abbiamo detto, attraverso la membrana, viene facilitata grazie a questi canali proteici, che nel caso dell'acqua sono molto famosi e vengono chiamati, appunto, acquaporine, e cioè delle proteine che vanno a formare dei veri e propri pori che fanno passare l'acqua da dentro a fuori.
[17:43]E invece, come funziona il trasporto attivo? Abbiamo detto che il trasporto attivo avviene attraverso il consumo di energia. Ricordiamoci che l'energia dentro il nostro corpo e quindi anche dentro le cellule viene utilizzata tramite l'ATP. L'ATP è una molecolina che consente la conservazione o il rilascio di energia. Quindi, quando parliamo di energia dentro una cellula, parliamo di ATP. In poche parole, l'ATP è la moneta di scambio dell'energia. Possiamo fare un esempio molto semplice: se ci serve energia, utilizziamo ATP. Se, invece, l'energia la vogliamo conservare, andremo a creare ATP. Come avviene il trasporto attivo? Il trasporto attivo sposta le molecole di soluto da una parte, qua vedete molto bene in questa immagine che c'è una molecola di soluto che vuole passare da una dall'interno all'esterno. Ecco, può farlo attraverso delle proteine che vengono chiamate in modo generico pompe, e vengono spinte le molecole che devono passare, in questo caso all'esterno, da questa pompa, quindi da questa proteina, verso la direzione dove devono andare. Questo però lo fanno con consumo di energia. E ci si chiede: ma perché bisogna consumare energia? Non era molto più semplice il passaggio che veniva fatto prima senza il consumo? Bene, se vi ricordate, abbiamo detto che il passaggio senza consumo di energia, cioè, il trasporto passivo, avviene solamente secondo gradiente di concentrazione. E quindi le sostanze possono andare da dove sono più concentrate a dove lo sono meno. Ma, tante volte, sapete bene che la cellula deve buttare fuori delle sostanze perché non gli servono più. Ma se fuori ci sono già alte concentrazioni di quella sostanza, come si fa? Ecco, grazie al trasporto attivo.
[19:51]E cioè, mettiamo che la cellula vuole trasportare dentro se stessa dello zucchero per bruciarlo, ma al suo interno c'è già grande presenza di zucchero, ecco, la cellula può comunque trasportarlo, si dice contro gradiente di concentrazione. Quindi la cellula può andare contro gradiente, e cioè trasportare delle sostanze, anche laddove sono già molto concentrate, ma in questo caso deve sfruttare l'ATP, e cioè deve consumare energia per farlo.
[20:30]E qua vediamo un'immagine riassuntiva dei tre tipi di trasporto. Abbiamo, innanzitutto, il trasporto passivo, che si suddivide in diffusione semplice, e la vedete in questa prima parte dell'immagine, e diffusione facilitata, facilitata da chi? Dalle proteine canale. E poi abbiamo il trasporto attivo, che lo vediamo qua nella parte destra dell'immagine, che è sostanzialmente molto simile alla diffusione facilitata, e cioè si avvale anche lui di proteine particolari, ma in questo caso sfrutta il consumo di energia, così da poter trasportare delle molecole anche contro gradiente di concentrazione.
[21:12]E a questo punto, andiamo a trattare l'ultimo tipo di trasporto, che però non avviene attraverso la membrana. Per questo l'ho lasciato per ultimo. Come abbiamo visto, nello schema iniziale avevamo il trasporto passivo, il trasporto attivo. Poi, però, c'era ancora un'altra voce, e cioè il trasporto attraverso le vescicole. Come avviene questo tipo di trasporto? Questo tipo di trasporto si compone di due fasi: l'esocitosi e l'endocitosi. Eso, sapete tutti che vuol dire fuori. Endo vuol dire dentro. Cito vuol dire, sostanzialmente, cellula. Quindi, in poche parole, l'esocitosi è quando vengono portate delle sostanze fuori dalla cellula. L'endocitosi è quando le sostanze vengono portate all'interno della cellula. In questo caso, però, di trasporto, non avviene il passaggio attraverso la membrana, come possiamo vedere anche nella prima immagine. Ma le sostanze vengono racchiuse dentro una vescicola, vedete, rivestita da uno strato di fosfolipidi, un doppio strato di fosfolipidi. Questa vescicola va a fondersi con la membrana, cioè, va ad unirsi con la membrana, e le sostanze che erano trasportate dentro questa vescicola vengono rilasciate. Questo sistema è molto utilizzato dalle cellule, soprattutto per trasportare fuori grandi quantità di sostanze. Un esempio su tutti è il rilascio da parte dei neuroni dei neurotrasmettitori. E se, invece, la cellula volesse portare all'interno una grande quantità di sostanze? Bene, esiste, appunto, l'endocitosi, e cioè, le sostanze si poggiano sulla membrana, la membrana si invagina, è un termine che si utilizza per dire che si ripiega all'interno, verso l'interno della cellula. Va a chiudersi, come vedete, a formare una vescicola, che porterà, quindi, le sostanze verso l'interno della cellula, potrà navigare nel citoplasma. Esiste poi un tipo molto particolare di endocitosi che è la fagocitosi, che consiste nella cattura di particelle alimentari da parte di organismi unicellulari, come le amebe. In poche parole, in realtà, questa cosa la fanno anche alcune cellule del nostro corpo, soprattutto quelle del sistema immunitario, quando una cellula vuole mangiare qualcos'altro, lo fagocita. Avrete sicuramente già sentito questo termine, vuol dire, in sostanza, che va a crearsi una specie di endocitosi, ma in maniera molto più pronunciata. La membrana cellulare si invagina molto e va ad accogliere, a mangiare, a fagocitare le sostanze, o meglio, molto spesso sono microrganismi, quindi, altre cellule più piccole che vogliono essere mangiate dalla cellula più grande. La membrana cellulare ha anche altre funzioni, come quelle di ricezione e di adesione e anche di comunicazione con le altre cellule del corpo. Ma questo lo dovremmo vedere in altri video. Quindi per non perdervi le successive lezioni, iscrivetevi al canale. E se vi è piaciuto questo video e vi è stato utile, lasciate un bel like, così mi aiutate anche con l'algoritmo di YouTube. E noi ci vediamo al prossimo video.
