De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

La membrana plasmatica ha il compito di

1. isolare il citoplasma dall’ambiente extracellulare

2. permettere un continuo scambio di ioni e molecole fra i due compartimenti

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5Trasporto passivo: passaggio di molecole secondo gradiente elettrochimico o di concentrazione Diffusione facilitata: passaggio di molecole secondo gradiente elettrochimico o di concentrazione che utilizza proteine trasportatriciTrasporto attivo: trasporto contro gradiente, operato da POMPE di membrana che utilizzano l’energia fornita dall’idrolisi dell’ATPTRASPORTATORI (o scambiatori) che sfruttano l’energia elettrochimica derivata da un contro-ione

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Trasporto passivo: passaggio di molecole secondo gradiente elettrochimico o di concentrazione

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Diffusione facilitata: passaggio di molecole secondo gradiente elettrochimico o di concentrazione che utilizza proteine trasportatrici

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Nella maggior parte delle cellule la concentrazione extracellulare di glucosio è7 volte superiore a quella intracellulare. Questo rapporto viene mantenuto in seguito alla modificazione del glucosio in glucosio-6-fosfato (esochinasi).

Negli adipociti e nelle cellule muscolari iltrasportatore GLUT4 è contenuto in vescicole che si fonderanno con la membrana plasmatica in seguito al legamedell’insulina col proprio recettore

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Canali ionici: proteine in grado di condurre ioni con elevata selettività. Hanno un ruolo critico in processi di fondamentale importanza biologica, come la trasmissione degli stimoli nervosi, la trasduzione del segnale, la regolazione della pressione osmotica.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

La selettività di un canaleK+ neiconfronti del K + rispetto al Na+

Gli ioni K+, idrati in soluzione, perdono le molecole di H2O quando passano attraverso il filtro di selettività e formano dei legami di coordinazione con quattro O di gruppi carbonilici C=O.

Gli ioni Na+, essendo più piccoli, non possono coordinarsi perfettamente con questi O e quindi attraversano il canale solo raramente.

K+ in H2O Na+ in H2O

K+ nel poro Na+ nel poro

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5Il canale K+ è selettivo per il K+ rispetto all’Na+ perchè gli ioni K+ formanolegami più forti col filtro di selettività.

Mutazioni a carico della regione che funge da filtro sono responsabili dipatologie (eg, Sindrome del QT-lungo).

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Caratteristiche del trasporto passivo facilitato:

Specificità

Saturabilità

Effetto Trans (capacità dimodulare il passaggio dellesostanze attraverso ilcarrier)

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5Trasporto attivo: trasporto contro gradiente, operato da POMPE di membrana che utilizzano l’energia fornita dall’idrolisi dell’ATP

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Trasporto Attivo Diretto o Primario:L’idrolisi di ATP viene direttamenteutilizzata dalla pompa per il trasporto deisoluti

Trasporto Attivo Indiretto o Secondario:L’energia non è fornita dall’idrolisidell’ATP, ma dall’esistenza di un gradienteelettrochimico prodotto da un trasportoattivo primario

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Pompe

Tipo P

Tipo V (presenti negli

organelli)

Tipo F (invertite)

Tipo ABC

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Negli animali la pompa H+ ATPasi è costituita da un antiporto H+/K+ (elettroneutra) (eg, epitelioparietale della mucosa gastrica).

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

La pompa Na+/K+ distribuiscediversamente le cariche ai 2 lati dellamembrana (pompa elettrogenica): 3 Na+ fuori dalla cellula, 2 K+ dentro la cellula

Mantiene il potenziale elettrico dellamembrana, permettendo la generazione degli impulsi nervosi neineuroni e nelle cellule muscolari.

Mantiene l’equilibrio osmotico.

Genera un gradiente elettrochimicoutilizzato nel trasporto secondario

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Negli animali la pompa H+ ATPasi è costituita da un antiporto H+/K+ (elettroneutra) (eg, epitelio parietale della mucosa gastrica).Mantiene il Ph dello stomaco < 2

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Pompa Ca++ ATPasiSi trova sulle membrane plasmatiche (PMCA) (plasma membrane Ca2+ ATPase)e sul reticolo endoplasmatico (SERCA) (sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase).Mantiene la concentrazione bassa la concentrazione citosolica di Ca++, poichè questo ha un ruolo attivo nella trasduzione del segnale e nellacontrazione muscolare

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Pompa ATPasi di tipo V

Trasportano ioni H+ dal citosol al lume di lisosomi, endosomi e vacuoli acidificando il lorocontenuto.Trasportano 2 H+ per ogni molecola di ATP utilizzata.

Negli osteoclasti (responsabili della degradazione e riassorbimento osseo) queste pompecausano l’acidificazione e dissolvimento della matrice ossea mineralizzata.

Negli spermatozoi si trovano a livello dell’acrosoma(ad un basso pH si attivano le proteasi).

Nelle cellule intercalari del rene l’eliminazione degli ioniH+ determina l’acidificazione delle urine ed ilriassorbimento ematico del bicarbonato

Mutazioni nei geni che codificano le subunità di questepompe causano l’acidosi tubulare renale e l’osteoporosiinfantile maligna

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Pompa ATPasi di tipo F

Mentre le pompe di tipo V utilizzano ATP per pompare H+ contro gradiente, le pompe F0

F1 utilizzano il gradiente di H+ come fonte di energia per la sintesi di ATP (invertite).

Si trovano nei batteri, nei cloroplasti e nei mitocondri.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

Pompa ATPasi di tipo ABC (ATP Binding Cassette)

Superfamiglia di proteine responsabili del trasporto contro gradiente di concentrazione divari ioni e molecole.

A questo gruppo appartengono le permeasi batteriche che consentono il trasporto dinutrienti dall’ambiente extracellulare all’interno della cellula. Sono proteine inducibili.

Nell’uomo una pompa ABC molto studiata è la multi-drug-resistance (MDR o P-glicoproteina). Nei tumori il gene MDR1 può essere amplificato causando resistenza aichemioterapici (poichè aumenta la capacità della cellula di espellere I farmaciantitumorali.

Un’altra ATPasi ABC eucariotica è quella responsabile del trasporto del Cl-, regolatadall’AMP ciclico.

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5

CTFR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator): pompa ABC per il Cl-mutata negli affetti da fibrosi cistica. L’alterazione di questa proteina causa unadiminuzione o abolizione dell’efflusso di ioni Cl- che causa una diminuzione dell’efflusso diacqua e quindi la formazione di muco molto denso, con gravi alterazioni in vari organi edapparati come il pancreas, l’intestino, le vie respiratorie, il sistema riproduttivo

De Leo - Fasano - Ginelli – Biologia e Genetica, II Ed. – Capitolo 5