Fusione delle membrane

La fusione delle membrane è un processo nel quale i doppi strati di due membrane distinte si uniscono per formare un’unica membrana continua. La fusione, in effetti, unisce le proteine e i lipidi di una membrana con quelli di un’altra, e fa sì che i componenti delle membrane si mescolino liberamente.
La fusione delle membrane è un fenomeno che si verifica normalmente quando:

  • Le vescicole trasferiscono il materiale racchiuso dal reticolo endoplasmatico al complesso di Golgi.
  • Le vescicole che contengono materiale proveniente dall’esterno della cellula si uniscono ai lisosomi.
  • Le membrane dello spermatozoo e della cellula uovo si fondono facendo sì che i nuclei dell’uno e dell’altra si uniscano in un unico genoma.
  • Durante la secrezione, le vescicole citoplasmatiche contenenti le sostanze che devono essere rilasciate nell’ambiente esterno entrano in contatto con la membrana plasmatica in corrispondenza del lato citoplasmatico.
  • Durante i processi patologici, i virus con involucro infettano le cellule penetrando in esse.

Perché abbia luogo la fusione occorre che i doppi strati di fosfolipidi delle due membrane vengano a stretto contatto. Almeno due ostacoli devono essere superati perché questo contatto abbia effettivamente luogo:

  • Il primo è costituito da uno strato di molecole d’acqua che ricopre i gruppi polari dei fosfolipidi alla superficie delle membrane. Le molecole d’acqua di questo strato idratato sono dotate di un grado d’ordine molto maggiore rispetto alle molecole d’acqua circostanti e sono piuttosto resistenti alla dispersione.
  • Il secondo è costituito dalla repulsione elettrostatica esercitata dalle teste polari dei fosfolipidi, la maggior parte dei quali porta una carica negativa.

La fusione delle membrane cellulari è favorita da proteine capaci di promuovere la fusione e perciò definite proteine fusogene. Queste proteine possiedono dei segmenti idrofobici che vengono esposti durante la fase di attivazione e che sono responsabili del legame e della fusione delle vescicole con le membrane. Le proteine di fusione cooperano con altre proteine in un complesso chiamato macchina di fusione. Le proteine di una macchina di fusione vengono attivate in sequenza da un aumento della concentrazione locale di ioni calcio (Ca++) che si verifica nei momenti immediatamente precedenti la fusione.
Il Ca++ può anche esercitare un effetto diretto sulle membrane in quando da solo può stimolare la fusione senza l’intervento di proteine. Gli ioni calcio potrebbero neutralizzare le cariche negative alla superficie delle membrane o potrebbero far aggregare i fosfolipidi di membrana in “isole” che aprono falle nel doppio strato. Tali falle andrebbero a determinare l’esposizione di regioni prive d’acqua e di barriere elettrostatiche promuovendo così l’avvicinamento e il contatto tra le membrane.

Articolo creato il 23 febbraio 2010.
Ultimo aggiornamento: vedi sotto il titolo.

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