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Membrane Biologiche

Caratteristiche delle membrane biologiche

1. Le membrane sono strutture a foglio che formano setti di separazione tracompartimenti con composizione diversa tra loro.p p

2. Sono costituite principalmente da lipidi e proteine (1:4 - 4:1); contengono carboidratilegati sia ai lipidi che alle proteine.

3. I lipidi sono molecole relativamente piccole e formano spontaneamente stratibimolecolari in mezzo acquoso. Costituiscono una barriera che impedisce il flusso dimolecole grandi polari neutre e ioni.

4. Proteine specifiche mediano funzioni caratteristiche della membrana in cui si trovano.

5. Le membrane sono aggregati non-covalenti fluidi.

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Proprietà dei fosfolipidi

Proteine di membrana

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Permeabilità del doppio strato lipidico

IdrofobicheO2, CO2, N2

Coefficiente

Piccole, polari, neutreH2O, Urea, glicerolo

Grandi, polari neutreGlucosio saccarosio

Coefficiente di permeabilità

Glucosio, saccarosio

IoniH+, Na+, HCO3

-, K+

Ca2+, Cl-, Mg2+

Caratteristiche del trasporto attraverso doppio strato lipidico

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Meccanismi di trasporto attraverso le membrane

1. Diffusione semplice: richiede gradiente di concentrazione2. Diffusione facilitata: richiede gradiente di concentrazione e trasportatori 3. Trasporto attivo: richiede energia e una “pompa”

a) primariob) secondario

4 Endocitosi: richiede “stimolo” + energia4. Endocitosi: richiede stimolo + energia 5. Esocitosi: richiede “stimolo” + energia6. Fagocitosi: richiede “stimolo” + energia

Diffusione semplice

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Permeabilità del doppio strato lipidico

IdrofobicheO2, CO2, N2

Coefficiente

Piccole, polari, neutreH2O, Urea, glicerolo

Grandi, polari neutreGlucosio saccarosio

Coefficiente di permeabilità

Glucosio, saccarosio

IoniH+, Na+, HCO3

-, K+

Ca2+, Cl-, Mg2+

Diffusione facilitata: trasportatori

L’entità della diffusione dipende dal numero dei trasportatori (fattore limitante)

Necessità di un gradiente di concentrazione. Al raggiungimento dell’equilibrio la diffusione si arresta

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Trasporto del glucosio

Il doppio strato lipidico è per lo più impermeabile agli ioni

IdrofobicheO2, CO2, N2

Piccole, polari, neutreH2O, Urea, glicerolo

Grandi, polari neutreGlucosio saccarosioGlucosio, saccarosio

IoniH+, Na+, HCO3

-, K+

Ca2+, Cl-, Mg2+

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Gli ioni diffondono attraverso i canali

Costituiscono un poro nella membrana che permette il passaggio di ioni, cioè trasferimento di cariche. I canali sono selettivi.I canali possono essere non regolati o regolati.

Canali regolati

1. Voltaggio-dipendenti2. Chemio-dipendenti3. Meccano-dipendenti

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Trasportatori proteici: co-trasporto

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Sinporto sodio-glucosio:trasporto attivo secondario

POMPE: trasporto attivo primario contro gradiente

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FAGOCITOSI

Meccanismo utilizzato dai fagocitiper distruggere agenti infettanti quali batteri e altre particelle estraneep

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Endocitosi mediata da recettore e esocitosi

TRASPORTO TRANS-EPITELIALE

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Transcitosi: endotelio capillare

La permeabilità selettiva delle membrane biologiche da origine a compartimenti (intracellulare e extracellulare) chimicamente e elettricamente differenti (disequilibrio chimico),ma con la stessa concentrazione totale di soluti.

Liquido Liquido Liquido intracellulare

Liquido extracellulare

Na+

K+

Cl-

HCO3-

grandi anioni

10 140140 55 3510 35

190 0

mM

gproteine

190 0

Le cellule viventi utilizzano energia per mantenere il disequilibrio chimico, ma sono in equilibrio osmotico (cioè l’acqua è distribuita omogeneamente)

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Diffusione dell’acqua:pressione osmotica

L’acqua è il solvente per tuttala materia vivente e si spostaliberamente tra le cellule e illiberamente tra le cellule e illiquido extracellulare

Volumi dei vari compartimenti per un uomo di 70 Kg (25 anni) 60% del peso corporeo è dovuto all’acqua

Concentrazione di una soluzione

Quantità di soluto per unità di volume o di peso della soluzione o del solvente

Mole = 6,02 X 1023 atomi, ioni o molecole di sostanzaPeso di una mole = peso molecolare della sostanza

espresso in grammi

Molarità = numero di moli/litro di soluzioneEquivalenti = molarità dello ione X numero di cariche

E iMolarità = numero di molecole/litroOsmolarità = numero di particelle/litro

Esempio:

1M NaCl = 58,5g/litro= 2 OsM

1M glucosio = 180g/litro=1 OsM

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Tonicità: dipende dalla concentrazione dei soluti non diffusibili

Equilibrio osmotico