MEMBRANE E

TRASPORTO

Ruolo svolto dalla membrana plasmatica

-mantenere la permeabilità selettiva dipiccole e grandi molecole-accumulo di nutrienti cellulari-controllo del flusso di informazioni-trasduzione dell’energia-movimento cellulare -riproduzione-compartimentazione intracellulare

I lipidi anfipatici formano spontaneamente strutture aggregate

formule di struttura di alcuni acidi grassi C18

16:0 18:0 18:1

18:2 18:3 20:4

I doppi legami che si trovano negli acidi grassi sono quasi semprenella configurazione cis.

L’incidenza di malattie cardiovascolari è correlata a diete ricche di acidi grassi saturi.

Acidi grassi essenziali: acido linoleico (18:2),

acido linolenico (18:3)

acido arachidonico ( prostaglandine )

La forma di accumulo dei lipidi e costituita dai triacilgliceroli

TRIACILGLICEROLI ( O TRIGLICERIDI)

I triacilgliceroli si trovano principalmente nel tessuto adiposo

Struttura schematica di un fosfolipide

I lipidi di membrana più rappresentati sono di tre tipi: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo

Circa il 50% degli acidi grassi presenti nei fosfolipidi di membranasono insaturi (posizione cis).

STRUTTURA SCHEMATICA DI UN GLICEROFOSFOLIPIDE

L’alcol può essere etanolamina, colina, serina, inositolo.

Azione delle fosfolipasi

potente detergente chedistrugge le membranecellulari

(nei veleni di api eserpenti)

fosfolipasi A2

fosfolipasi C fosfolipasi D

fosfolipasi A2

Quando al cerammide si lega una sola molecola di glucosio o galattosiosi forma un cerebroside.

Quando al cerammide si legano 3 o più zuccheri, di cui uno è un acido sialico,si forma un ganglioside.

I GANGLIOSIDIsono glicosfingolipidi complessi e costituiscono una frazione significativa dei lipidi del cervello.

Le teste polari costituite da oligosaccaridi si estendono al di fuori della superficiedella cellula e agiscono come recettori specifici per certi ormoni di natura glicoproteica che regolano molte funzioni fisiologiche.

FOSFOLIPIDI DI MEMBRANA

sintetizzati nel reticolo endoplasmatico

PLEP Phospholipid Exchange Proteins

organelli cellulari

Quando i fosfolipidi vengono messi in acquaformano spontaneamente e rapidamentedoppi strati

(con un singolo doppio strato lipidico)

(con più doppi strati lipidici)

liposomiutilizzati come sistemi di somministrazione di medicinali ed enzimi per applicazioni terapeutiche

Un’immagine di tomografia computerizzata (CT) della parte superiore dell’addome di un cane, in seguito alla somministrazione di iodio incapsulato in liposomi

colonna vertebralecostole

cistifellea fegato

massa tumorale

I liposomi possono essere usati per introdurre agenti di contrasto per procedure diagnosticheper immagini

Il modello a mosaico fluido della struttura della membrana proposto daS.J. Singer e G.L. Nicolson nel 1972

I fosfolipidi sono disposti in maniera asimmetrica nella maggior parte delle membrane

Membrana degli eritrociti umani

La carica totale sulla superficie esterna ed interna di una membrana dipende dalla distribuzione dei lipidi.Le differenze di carica che si determinano influenzano il potenziale di membranache modula l’attività di alcuni canali ionici.

Il modello a mosaico fluido permette il movimento laterale (rapido) e iltrasferimento trasversale (molto lento)

I fosfolipidi possono essere trasferiti sull’altro lato del doppio strato della membrana per azione di proteine dette flippasi.

Negli eritrociti l’attività di flippasi ATP-dipendente è responsabile del mantenimento della diversa distribuzione dei lipidi.

Proteine integrali di membrana

proteine con un singolo segmentotransmembrana

la glicoforina A si dispone attraversola membrana degli eritrociti umanimediante un singolo segmento transmembrana ad elica

Al dominio extracellulare sono attaccate diverse unità dioligosaccaridi che costituiscono ideterminanti antigenici dei gruppisanguigni AB0 e MN

La struttura dell’istamina e di tre farmaci antistaminici

rilasciata dai mastociti del tessuto connettivo lasso, si lega ai recettori H1 dell’istamina (proteine integrali di membrana)

-aumento di permeabilità dei capillari (passaggio degli anticorpi dai capillari ai tessuti)-restrizione del lume bronchiale

antagonisti dei recettori H1 dell’istamina

La gemmazione e la fusione di membrane stanno alla base di alcuniprocessi biologici importanti

Endocitosi mediata da recettore

Rilascio del neurotrasmettitore

I lipid raft servono a trasferire messaggi chimici

Rappresentazione schematica di una sinapsi

L’acetilcolina depolarizza la membrana postsinapticaaumentando la conduttanza per gli ioni Na+ e K+

Rappresentazione schematica della formachiusa del recettore canale per l’acetilcolina

Apertura del poro del recettore canale

TRASPORTO DI MEMBRANA:diffusione passiva

Diffusione facilitata

-proteina canale: consente il passaggio, per diffusione secondo gradiente, di acqua ed elettroliti

-proteina carrier: consente il passaggio, per diffusione secondo gradiente, di nutrienti e metaboliti

Caratteristiche: specificità e saturabilità

uniporto: trasporto di un’unica molecola

cotrasporto:trasporto di più molecole sinporto

antiporto

I cotrasportatori impiegano un gradientedi concentrazione per favorire laformazione di un altro gradiente

Nell’antiporto le due specie chimiche si muovono in direzioni opposte

Nel simporto le due specie chimiche si muovono nella stessa direzione

La diffusione passiva e la diffusione facilitata possono essere distinte graficamente

Modello per la disposizione della proteina di trasporto del glucosio(12 segmenti ad elica transmembrana) nella membrana degli eritrociti

GLUT4nel muscolo enelle cellule adipose

Rappresentazione idropatica della proteina trasportatrice degli anioni

Questo sistema di trasporto opera uno scambio uno a uno di Cl- e HCO3

- in modo tale che il processo di trasporto finale risulti elettricamente neutro.

Disegni schematici di ionofori trasportatori mobili e ionofori che formano canali

Il sistema di trasporto attivo richiede energia fornita dall’idrolisi dell’ATP ed avviene contro gradiente di concentrazione

Tutte le cellule animali espellono ioni Na+ e accumulano ioni K+ in modo attivo.

Disegno schematico dellaNa+/K+- ATPasi

L’idrolisi dell’ATP avviene dal latocitoplasmatico della membrana.Gli ioni Na+ vengono trasportati fuori della cellula e gli ioni K+ vengonoportati dentro

La Na+/K+ - ATPasi converte l’energia libera del trasferimento del gruppofosforico nell’energia libera di un gradiente di ioni Na+. Il gradiente ionico può poi essere utilizzato per pompare sostanze nella cellula (cotrasportatoreper il simporto Na+-glucosio)

La digitossigenina e la ouabaina sonosteroidi cardiotonici:

inibiscono la Na+/K+- ATPasi e il trasporto di ioni stimolando la contrazione del muscolo cardiaco

La multiresistenza ai farmaci e la fibrosi cistica pongono in rilievo una famiglia di proteine di membranacon domini che legano ATP

MDR e CFTR sono proteine omologhecostituite da due domini transmembranae da due domini che legano l’ATP (ABC=ATP binding cassette)

utilizza ATP per trasportare fuori dalla cellula un’ampia varietà di farmaci

utilizza ATP per trasportare fuori dalla cellula Cl-

La H+, K+-ATPasi delle cellule della mucosa gastrica media il trasportodei protoni nello stomaco

pH 7.4 pH 1

gradiente di pH

Le pompe protoniche si ammassano sul lato arricciato della membrana degliosteoclasti e pompano protoni nello spazio tra la membrana cellulare e lasuperficie dell’osso. L’alta concentrazione protonica che si viene a formare in questo spazio solubilizza la matrice minerale dell’osso.

Il rimodellamento osseo è effettuato dalle pompe protoniche degliosteoclasti