Le membrane biologiche
Tipica membrana biologica
Trasporto di soluti attraverso le
membrane……..
La membrana cellulare è in grado di permettere il passaggio di sostanze in modo selettivo grazie a meccanismi di trasporto. Ricordiamo che il doppio strato lipidico costituisce una barriera al passaggio di tutte le molecole polari cariche, mentre permette il passaggio di piccole molecole polari prive di carica. Le sostanze idrofobiche passano invece bene il doppio strato senza causare
problemi (O2, CO2, N2).
Permeabilità dei doppi strati lipidici
Movimento di molecole attraverso le membrane: la diffusione semplice
Canali di membrana e pori
• Canali di tipo alfa: . hanno da 2 a 22 segmenti alfa elica di membrana: Nell’uomo ne sono presenti 15 tipi e facilitano il passaggio di ioni e piccole molecole in favore di gradiente. Una famiglia è quella delle acquaporine che facilita l’ingresso dell’acqua.Ne sono state individuate 11 famiglie
• Il trasporto attraverso i canali è regolato in vari modi: cambiamenti di potenziale ( canali voltaggio dipendenti) o da molecole modulatrici (ligandi) o da AMPc
• Canali di tipo beta: è una struttura proteica di tipo beta che forma una struttura a barile intorno all’acqua. Ha un ampio range di selezione del substrato lasciandosi attraversare sia da ione che da proteine e dipende dalla dimensione del poro che forma.
• La differenza tra canali e pori sta nelle dimensioni dello spazio acquoso che si forma quando è attraversata dai composti
Ionofori
• Ionofori trasportatori:aumentano la permeabiltà della membrana agli ioni ,diffondendo attraverso la membrana e liberando lo ione all’nterno. Es. la valinomicina trasporta ioni K+ attraverso la membrana con una velocità di 10/4 ioni al secondo:è’ un polipetide ciclico a struttura ottaedrica che coordina al suo interno uno ione K+. Lo ione K* si inserisce perfettamente nel sito di coordinazione ,ma non lo ione Na*,più piccolo.
• Ionofori formanti canali o pori transmembrana: La gramicidina A polipeptide costituito da 15 aa idrofobici che dimerizzando testa a testa forma un poro che facilita il passaggio di ioni Na+ e K+ di un fattore di 10/7.
Diffusione facilitata 1Aggancio della molecola alla proteina vettrice
Diffusione facilitata 2
Liberazione della molecola nel citoplasma
Cinetica diCinetica disaturazionesaturazioneCinetica diCinetica disaturazionesaturazione
Cinetica di saturazione
Trasporto del glucosio
Trasporto del glucosio
GLUcose Transporters (GLUT)
• GLUT1,2,3,5: costituzionale• GLUT4: inducibile da insulina
Sistemi di trasporto passivo
• Antiport per lo scambio ADP-ATP• Simport per l’ingressp H+ e fosfato• Trasportatore acidi bicarbossilici ( citrato)• Antiport aspartato –glutammato
Tutti questi trasportatori sono legati alla produzione di energia e la sua conservazione.
Antiport clururo/bicarbonato del rene e dei globuli rossi.
• Richiedono molta energia, ma…• Consentono di spostare sostanze
contro un gradiente (di concentrazione, elettrico, ecc.)
Processi di trasporto attivo
Trasportatori attivi primari
• Si classificano in trasportati di tipo :
• P (fosfato): durante il trasporto sono fosforilati e defosforilati.Se ne conocono circa 300.
• V ( come vacuolo): pompe protoniche presenti nei lisosomi,endosomi,app. Golgi e vescicole secretorie:acidificano l’interno della struttura.
• F (presenti nei mitocondri e nei cloroplasti ) può idrolizzare o sintetizzare ATP in funzione del flusso di H+.
Na+/K+ATPasi
2 K+ dentro
ATP
ATP si lega alla pompa che si riorienta rilasciando i 2 ioni K+ all’interno della cellula
ATP viene idrolizzata, portando alla
fosforilazione della subunità della pompa
P
3 Na+ fuori
La pompa cambia conformazione esponendo gli ioni Na+ fuori dalla
cellula dove vengono rilasciati
P
2 K+ extrac.
La pompa lega 2 ioni K+ extracellulari, causando la defosforilazione della
subunità
P
PP
3 Na+ intracell.
ATP
La pompa, con ATP legata, lega 3 ioni Na+ intracellulari
Trasporto attivo secondario
Non richiede ulteriore energiaoltre a quella derivata dal
movimento molecolare
Necessità di Energia
Richiede ATP
DIFFUSIONE
Diffusione Semplice
DiffusioneFacilitata
Molecole attraversano il doppio strato lipidico
Caratteristiche Strutturali
Trasporto mediatoda proteine di membrana
Vescicole rivestiteda membrana
ESOCITOSI
FAGOCITOSI
ENDOCITOSI
TrasportoAttivo
PRIMARIO
TrasportoAttivo
SECONDARIO
Crea gradienti
per
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