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1) mosaico
Sono presenti due classi di proteine di membrana:
• le proteine integrali o intrinseche di membrana immerse nello doppio strato lipidico.
• le proteine periferiche o estrinseche, più idrofile e localizzate sulla superficie della membrana sul versante interno o esterno.
2) fluido
• La maggior parte dei componenti lipidici di una membrana è in costante movimento.
• Le proteine di membrana sono in grado di spostarsi lateralmente ad eccezione di quelle ancorate ad elementi strutturali del citoscheletro.
Le componenti della membrana
I lipidi, fosfolipidi e colesterolo, costituiscono la
parte idrofobica della membrana e le conferiscono
stabilità e fluidità.
Le proteine di membrana possono avere svariate
funzioni: enzimi, trasportatori o recettori
Sul versante esterno della membrana sono presenti
carboidrati, associati a lipidi o a proteine, che
permettono il riconoscimento e l’adesione tra
cellule.
I lipidi: fosfolipidi
• I fosfolipidi di membrana sono molecole anfipatiche, con una testa polare idrofilica ed una
coda idrofoba
I lipidi: fosfolipidi
•I lipidi di membrana si assemblano spontaneamente in
doppio strato se posti in acqua
• Le membrane naturali si chiudono spontaneamente
Effetti del colesterolo sulle membrane:
1. Aumenta le proprietà di barriera permeabile a piccolemolecole del doppio strato lipidico, stabilizzandolo.
2. Inibisce possibili transizioni di fase: insinuandosi fra lecatene idrocarburiche, ne riduce la mobilità rendendo ildoppio strato meno fluido e impedendo anche allecatene di idrocarburi di avvicinarsi e cristallizzare.
3. Favorisce l ’ ancoraggio di molecole di superficie,allontanando le teste polari
• Le membrane biologiche contengono sempre proteine
• Le diverse proteine delle membrane sono fondamentali per
determinarne le diverse funzioni
• 30% geni nel genoma codifica per TMP
• 50% dei target di farmaci sono protein di membrana
• Le proteine di membrana possono essere dotate di:
• Regioni idrofile, che sporgono all’esterno della membrana
• Regioni idrofobe, che passano attraverso il doppio strato
lipidico
Le proteine
• Molecole più o meno
complesse di carboidrati si
trovano sulla superficie
esterna delle membrane
cellulari e fungono da siti di
riconoscimento
• I carboidrati sono legati
covalentemente a componenti
della membrana, ovvero a
lipidi o a proteine di
membrana
• GLICOLIPIDI: unita’ polisaccaridiche legate a lipidi di
membrana, di solito sporgono all’esterno
• GLICOPROTEINE: oligosaccaridi legati a proteine di membrana
I carboidrati
• Le membrane biologiche non sono barriere
impermeabili (la cellula non è un sistema
isolato) ma selettivamente permeabili
• Circa il 65% dell ’ energia metabolica a
disposizione della cellula eucariotica è
impiegata nel trasporto di membrana
1) Contorno e barriera di permeabilità
Le cellule eucariotiche sono dotate di un sistema di
membrane interne che ne determina la
compartimentalizzazione. Ciò implica:
• aumento della superficie di reazione
• formazione di microambienti
• suddivisione delle funzioni all’interno della cellula
2) Organizzazione e localizzazione della funzione
3. Il trasporto attraverso la membrana plasmatica
Le sostanze attraversano le membrane cellulari tramite
• processi passivi: la sostanza attraversa la membrana secondo il
gradiente di concentrazione, utilizzando solo la propria energia di
movimento;
• processi attivi: l’energia cellulare, sotto forma di ATP, viene utilizzata
per spingere la sostanza attraverso la membrana contro il gradiente
di concentrazione.
Diffusione di acqua attraverso una membrana a permeabilità
selettiva (permeabile al solvente ma non al soluto)OSMOSI
•A differenza di quanto avviene nel
trasporto passivo, nel trasporto
attivo è richiesta una spesa
energetica ed è sempre necessaria
la mediazione di un trasportatore.
• In questa forma di trasporto le
molecole si muovono contro un
gradiente elettrico, chimico o
elettrochimico.
Trasporto attivo:
D. Trasporto primario
E. Trasporto secondario
TRASPORTO ATTIVO
TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO CONSUMA ATP
DIRETTAMENTE: la pompa Na+/K+ ATPasi
Mantenimento pressione osmotica e creazione gradiente Na+
Tipi principali di proteine di trasporto
CANALI: trasportano H2O e specifici tipi di ioni secondo gradiente di concentrazione. Le proteine che li compongono formano dei canali che attraversano la membrana. Sono di solito regolati da stimoli specifici.
TRASPORTATORI: legano ioni o molecole specifiche. Il legame con la molecola trasportata provoca un cambiamento conformazionale e quindi il passaggio.
- Uniporto - Simporto - Antiporto
POMPE: usano l’energia da idrolisi dell’ATP per spostare ioni o molecole contro gradiente di concentrazione
Endocitosi ed esocitosi
Le molecole di grandi
dimensioni (come
proteine e polisaccaridi)
possono attraversare
la membrana
plasmatica in entrata
e in uscita grazie
all’endocitosi oppure
grazie all’esocitosi.
Endocitosi
Esocitosi
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La dinamicità della membranaLe membrane cellulari si formano, si spostano, si
fondono e si spezzano costantemente.
4. Rilevamento di segnali
Alcune proteine di membrana fungono da recettori: il legame a molecole specifiche determina, all’interno della cellula, una risposta specifica detta «trasduzione del segnale»
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