La membrana plasmatica

1. La membranaplasmatica

2. globuli rossi I globuli rossi rappresentano un sistema ideale per lo studio della membrana plasmatica

3. Plasmalemma di globulo rosso

4. Due membrane adiacenti Cellula 1 Membrana Spazio intercellulare Cellula 2

5. Membranaplasmatica: Generalità • Costituisce il limite esterno della cellula e svolge funzioni di: • Isolamento fisico • Regolazione degli scambi • Sensibilità • Supporto strutturale

6. proteine Struttura della membrana(modello a mosaico fluido) Fluido extracellulare canale Citoplasma Doppio strato fosfolipidico

7. “testa” polare (idrofila) Il doppio strato fosfolipidico …acqua… “sigillo” impermeabile …acqua… “coda” non polare (idrofoba)

8. Le membrane biologiche contengono colesterolo Colesterolo nel doppio strato lipidico; il colesterolo aiuta a rendere la membrana impermeabile alle piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

9. proteine di membrana aderente ma non immersa nel doppio strato fosfolipidico proteina estrinseca

10. proteine di membrana proteina intrinseca parzialmente o interamente immersa nel doppio strato fosfolipidico attraversa la membrana da parte a parte proteina intrinseca “transmembrana”

11. CANALI RECETTORI ENZIMI Proteine di membrana TRASPORTATORI

12. Temperatura Minore T = Minore fluidità Teste polari Interno idrofobico Teste polari Lunghezza delle catene aciliche Maggiore lunghezza = minore fluidità Proteine Diminuiscono la fluidità Colesterolo Magg. Colesterolo = Minore Fluidità Insaturazione degli acidi grassi Magg. insat = Magg. fluidità Testa polare Oleato Regione Irrigidita dal colesterolo Regione Più fluida Membrane cellulari: Fattori che determinano la fluidità del doppio strato Teste polari Interno idrofobico Teste polari

15. Membrana plasmatica: Struttura • Composta principalmente di • Fosfolipidi • Proteine • Glicolipidi • Colesterolo • Precisa organizzazione strutturale • Doppio strato fosfolipidico • Proteine intrinseche ed estrinseche

16. intra-extra • la membrana plasmatica separa l’interno della cellula dallo spazio extracellulare • il fluido che riempie la cellula (citosol) ha una composizione diversa dal fluido extracellulare

17. Fluido extracellulare Citosol Na+ K+ alcune componenti si trovano in concentrazioni maggiori all’interno della cellula Consistenza simile a uno “sciroppo” o a una gelatina altre sono più concentrate nello spazio extracellulare lipidi Proteine e aminoacidi carboidrati

18. in che modo vengonogenerate e mantenutele differenti concentrazionidi sostanze fra ambiente extracellulare e citosol?

19. Quali meccanismi regolano il movimento di “sostanze” fra due compartimenti qualsiasi? Prima di affrontare il tema del trasporto di sostanze attraverso la membrana plasmatica… per esempio, cosa regola il movimento di bagnanti fra due spiagge contigue?

20. diffusione semplice 

21. se molti “individui” sono concentrati in una spiaggia…

22. …e il passaggio dall’una all’altraè libero...

23. …i bagnanti tenderanno rapidamente a distribuirsi in numero approssimativamente uguale nelle due spiagge

24. se molti “individui” sono concentrati in una spiaggia… La diffusione semplice è il movimento netto di sostanze da un’area a concentrazione maggiore a un’area a concentrazione minore

25. diffusione facilitata 

26. questa spiaggia è popolata da bambinie da lottatori di sumo

27. mentre i bambini passano facilmente fra i paletti di recinzione, i lottatori devono usare speciali porte girevoli

28. il passaggio dei lottatori è “facilitato” dalle porte girevoli ma se i lottatori di sumo sono molti, si crea una “coda” davanti ai passsaggi e ci vorrà più tempo perché fra le due spiagge sia raggiunto l’equilibrio.

29. osmosi 

30. Per comprendere meglio l’osmosi, torniamo per un momento al meccanismo di diffusione semplice, immaginando di condurre un piccolo esperimento...

31. l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito dal rapido passaggio di tale sostanza attraverso la membrana. questo recipiente è diviso in due da un filtro e contiene, nel comparto di sinistra, un’alta concentrazione di una sostanza in grado di attraversare il filtro. questa è la diffusione semplice

32. l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito grazie al passaggio di acqua (solvente) dal compartimento di destra a quello di sinistra. Il filtro che divide questo recipiente, invece, non consente il passaggio di detta sostanza (le sue maglie sono troppo fini). questa è l’osmosi

33. Osmosi E’ la diffusione delle molecole d’acqua (solvente) attraverso una membrana Si verifica attraverso una membrana permeabile all’acqua ma non ai soluti Per osmosi, l’acqua attraversa una membrana verso il comparto a maggiore concentrazione di soluti

34. Torniamo alla cellula... .. e al passaggio di sostanze fra i due lati della membrana plasmatica

35. Diffusione semplice la diffusione attraverso la membrana può avvenire attraverso il doppio strato fosfolipidico... ... oppure attraverso i canali proteici Fluido extracellulare Citoplasma

36. Alcol sostanze polari come l’acqua e piccoli ioni utilizzano invece specifici canali proteici Quali sostanze “passano” per diffusione semplice? molte sostanze, tuttavia, non possono attraversare la membrana senza un “aiuto” speciale... Glucoso Acqua alcune sostanze dotate di liposolubilità come l’alcol possono attraversare il “sigillo” idrofobo rappresentato dalle code apolari dei fosfolipidi Citoplasma

37. Processi passivi:diffusione facilitata • Certi composti (troppo grandi per passare attraverso i canali di membrana) possono essere passivamente trasportati daPROTEINE VETTRICI

38. Diffusione facilitata 1 Aggancio della molecola alla proteina vettrice

39. Diffusione facilitata 2 Liberazione della molecola nel citoplasma Cinetica di saturazione

40. Cinetica disaturazione Se la concentrazione di glucoso da un lato della membrana sale rapidamente, tutte le proteine vettrici possono risultare occupate: la velocità di passaggio del soluto diventa costante (come accade con una folla di persone al passaggio di un numero limitato di porte girevoli)

41. le “vie” di passaggio attraverso la membrana plasmatica   

42. Osmosi e cellule • Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, l’acqua, diffonde da un lato all’altro della membrana plasmatica. • L’acqua è spinta in un senso o nell’altro dall’eventuale presenza di pressione osmotica, creata dalla differenza di concentrazione di soluti che non attraversano la membrana • Questo effetto ha risvolti importanti, per esempio, in seguito a rapide variazioni di concentrazione del plasma sanguigno...

43. Osmosi eglobuli rossi • se il fluido extra-cellulare è... • Ipotonico • Isotonico • Ipertonico • L’effetto sui globuli rossi è... • Emolisi • Nessuno • Dentellatura

44. processi di trasporto passivi • diffusione (semplice e facilitata) e osmosi sono in quanto non implicano un dispendio energetico

45. Processi di trasporto attivo • Richiedono molta energia, ma… • Consentono di spostare sostanze contro un gradiente(di concentrazione, elettrico, ecc.)

46. trasporto attivo

47. 3 Na + 2 K + Fino al 40% dell’energia di una cellula a riposo Pompa di scambio Na-K Canali per micron2: 4 K 100 Na 1000 pompe Na-K ATP ADP

48. proteina proteina La presenza di pompe ioniche provoca... Pompasodio-potassio Canale per il potassio Canale per il sodio

49. Cl- Cl- Na+ Na+ Na+ K+ Cl- Na+ Na+ Na+ K+ Cl- K+ K+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ Cl- proteina proteina i canali di membrana sono attraversati dagli ioni passivamente, a seconda dei loro gradienti distribuzione asim-metrica di ioni le pompe ioniche determinano e mantengono gradienti di concentrazione ai due lati della membrana

50. Potenziale transmembrana + + + + + + + + + + - - + + - - - - - - + + - - - La asimmetria nella distribuzione di ioni carichi elettricamente è all’origine di una differenza di potenziale fra i due lati della membrana che si trova normalmente in tutte le cellule - -70 mV -