La membrana cellulare e l'osmosi

Descrizione dei fenomeni sopraelencati

La membrana cellulare

La struttura tipo della membrana cellulare è costituita da un doppio strato fosfolipidico compreso fra due strati proteici situati a livello delle superfici di separazione tra l’interno e l’esterno della cellula.

Oggi con il microscopio elettronico, la membrana può essere visualizzata come una sottile doppia linea continua. Secondo le ipotesi correnti, la membrana consiste essenzialmente di molecole di fosfolipidi e colesterolo disposte in maniera tale che le loro code idrofobe siano rivolte  verso l'interno.
In ogni cellula, animale o vegetale che sia, lo strato periferico del protoplasma ha le caratteristiche morfologiche e funzionali di una membrana posta a separare due ambienti diversi, che possono essere identificati con soluzioni che posseggono caratteristiche e composizioni chimico-fisiche diverse. La funzione di tale diaframma è di permettere il passaggio di acqua ed altri piccoli soluti all'interno della cellula, mentre esso si oppone ai soluti di alto peso molecolare. In generale il verso del flusso è determinato dalla concentrazione della composizione della soluzione ai lati della membrana, il flusso avviene sempre nel verso dalla soluzione più diluita alla più concentrata: esso tende cioè ad equilibrare le due concentrazioni e cessa quando si è raggiunta l'uguaglianza. La pressione necessaria per fermare completamente questo movimento è detta pressione osmotica. Essa è tanto maggiore quanto più è concentrata la soluzione.

La membrana cellulare non è una membrana semipermeabile ideale, in quanto essa risulta impermeabile ad alcuni, ma non a tutti, i soluti presenti. La permeabilità o meno della membrana ai soluti non dipende esclusivamente dalle sue caratteristiche chimico fisiche strutturali, ma in gran parte da fenomeni intimamente legati al metabolismo cellulare.

L'osmosi

L'osmosi è il passaggio spontaneo di un solvente (che nei sistemi biologici di solito è l'acqua), dalla soluzione in cui i soluti sono più diluiti a quella in cui sono più concentrati; questo movimento - che avviene attraverso una membrana semipermeabile - continua fino al raggiungimento di una situazione di equilibrio, in cui entrambe le soluzioni guadagnano e mantengono la stessa concentrazione.

Per chiarire meglio il concetto di osmosi, immaginiamo di avere un recipiente diviso in due compartimenti di ugual volume (A e B) da una membrana semipermeabile. Nello scomparto A è presente una soluzione acquosa in cui è stato sciolto un cucchiaio di glucosio, mentre nella parte B abbiamo una soluzione acquosa di ugual volume in cui sono stati sciolti tre cucchiai di glucosio.

Tale differenza crea un gradiente di concentrazione per il glucosio ai lati della membrana e, dal momento che questo zucchero non può attraversarla, l'equilibrio viene raggiunto con il passaggio di acqua dal compartimento A (in cui il glucosio è più diluito) verso lo scomparto B (in cui è più abbondante). Se preferite, si può anche dire che l'acqua passa per osmosi dalla soluzione in cui è più concentrata (A) a quella in cui lo è in misura inferiore (B).

In seguito a tale flusso, aumenta il livello di acqua in B e diminuisce in A, creando un certo dislivello tra i due. Tale fenomeno ha termine quando le due soluzioni raggiungono la medesima concentrazione, mantenendola poi costante.