Una membrana circonda ogni cellula vivente, mantenendo l'interno della cellula separato e protetto dal mondo esterno. Molti fattori influenzano il comportamento di questa membrana e la temperatura è uno dei più importanti. La temperatura aiuta a determinare cosa può entrare o uscire dalla cellula e quanto bene possono funzionare le molecole trovate all'interno della membrana. Temperature troppo alte o troppo basse possono danneggiare gravemente e, negli intervalli di temperatura estremi, uccidere la cellula attraverso il loro effetto sulla membrana cellulare.
Cosa rende una membrana cellulare?
UN membrana cellulare si chiama doppio strato perché è costituito da due strati che si fronteggiano e circondano la cellula. Chimicamente, ogni strato è formato da molecole grasse chiamate fosfolipidi. Ogni molecola ha un'estremità che respinge l'acqua, chiamata testa, e un'altra estremità chiamata coda, che respinge l'acqua. Il natura dei fosfolipidi nella membrana aiuta a mantenerla fluida e semipermeabile, in modo che alcune molecole come ossigeno, anidride carbonica e piccole gli idrocarburi possono attraversarlo ed entrare nella cellula, mentre altre molecole che potrebbero essere dannose o non necessarie alla cellula sono lasciato fuori.
Una membrana cellulare contiene anche proteine, sulla sua superficie interna o esterna – chiamate proteine periferiche – o incorporate nella membrana e chiamate proteine integrali. Poiché la membrana è fluida e non rigida, queste proteine possono muoversi all'interno della membrana per soddisfare i bisogni della cellula e aiutarla a mantenerla sana. Inoltre, man mano che le cellule crescono e si ingrandiscono, anche la membrana aumenta di dimensioni e mantiene la sua fluidità per consentire a questa crescita di procedere senza intoppi.
L'alta temperatura aumenta la fluidità
Le cellule funzionano meglio alla normale temperatura fisiologica, che è di 98,6 gradi Fahrenheit negli animali a sangue caldo come gli umani. Se la temperatura corporea aumenta, ad esempio durante la febbre alta, la membrana cellulare può diventare più fluida. Ciò accade quando le code degli acidi grassi dei fosfolipidi diventano meno rigide e consentono un maggiore movimento di proteine e altre molecole all'interno e attraverso la membrana. Ciò può modificare la permeabilità della cellula, eventualmente consentendo l'ingresso di alcune molecole potenzialmente dannose. Sia le proteine integrali che quelle periferiche nella membrana possono essere danneggiate dalle alte temperature e, se estremamente elevate, il calore potrebbe causare la rottura o la denaturazione di queste proteine.
La bassa temperatura irrigidisce la membrana
Una diminuzione della temperatura può anche avere un effetto negativo sulle membrane cellulari e sulle cellule. A bassa temperatura, le code degli acidi grassi dei fosfolipidi si muovono meno e diventano più rigide. Ciò diminuisce la fluidità complessiva della membrana, diminuendo anche la sua permeabilità e potenzialmente limitando l'ingresso di importanti molecole come ossigeno e glucosio nella cellula. La bassa temperatura può anche rallentare la crescita cellulare prevenendo l'aumento delle dimensioni della cellula. In situazioni estreme, come l'esposizione prolungata a temperature sotto lo zero, il liquido nella cellula può iniziare a congelare, formando cristalli che perforano la membrana e alla fine potrebbero uccidere la cellula.