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).
Movimento di molecole attraverso le membrane:
la diffusione semplice
Permeabilità dei doppi strati lipidici
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 1
Aggancio
della molecola
alla proteina
vettrice
Diffusione
facilitata 2
Liberazione
della molecola
nel citoplasma
Cinetica di
saturazione
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.
Processi di
trasporto attivo
• Richiedono molta energia, ma…
• Consentono di spostare sostanze contro un
gradiente (di concentrazione, elettrico, ecc.)
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+.
La pompa cambia conformazione
esponendo gli ioni Na+ fuori dalla
cellula dove vengono rilasciati
La pompa, con ATP
legata, lega 3 ioni
Na+ intracellulari
b
ATP
a
3 Na+ intracell.
ATP si lega alla pompa
che si riorienta
rilasciando i 2 ioni K+
all’interno della cellula
3 Na+ fuori
P
ATP viene idrolizzata,
portando alla
fosforilazione della
subunità a della pompa
Na+/K+ATPasi
P
2 K+ extrac.
P
P
ATP
2 K+ dentro
La pompa lega 2 ioni K+
extracellulari, causando
la defosforilazione della
subunità a
Trasporto attivo secondario
Necessità di Energia
Non richiede ulteriore energia
oltre a quella derivata dal
movimento molecolare
Richiede ATP
ENDOCITOSI
DIFFUSIONE
ESOCITOSI
Diffusione
Semplice
Diffusione
Facilitata
Molecole attraversano
il doppio strato lipidico
Trasporto
Attivo
SECONDARIO
Crea
gradienti
per
Trasporto mediato
da proteine di membrana
Caratteristiche Strutturali
FAGOCITOSI
Trasporto
Attivo
PRIMARIO
Vescicole rivestite
da membrana