LA
CELLULA
AL
LAVORO
A CURA DI
ILENIA CUCINOTTA 2I
SOMMARIO
• COM’ E’ FATTA E COME FUNZIONA LA
MEMBRANA CELLULARE?
• CHE COS’E’ LA RESPIRAZIONE
CELLULARE?
Ilenia Cucinotta classe II sez.I
-gennaio 2007-
COM’È FATTA E COME FUNZIONA LA MEMBRANA
CELLULARE?
La membrana cellulare, o plasmatica, riveste tutte le cellule
dei procarioti e degli eucarioti. Essa è formata da un doppio
strato di fosfolipidi, nel cui spessore si trovano immerse
molecole di proteine e di colesterolo. Tale membrana ha un
ruolo fondamentale nella mediazione degli scambi
nutrizionali, respiratori ed escretori della cellula. La
membrana plasmatica è semipermeabile, ossia permette il
passaggio diretto, mediante osmosi, delle molecole di
piccole dimensioni, come zuccheri e sali, ma non di
molecole di maggiore peso molecolare, come quelle
proteiche, che vengono trasportate attraverso la membrana
da fenomeni di trasporto attivo; tali fenomeni implicano
consumo di energia e coinvolgono le proteine-canale e
appositi trasportatori, carrier.
… continua …
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Membrane fosfolipidiche analoghe a quella plasmatica si
trovano anche all'interno delle cellule eucariote, a delimitare
distretti del citoplasma in cui avvengono particolari reazioni
(sono un esempio le membrane dell'apparato di Golgi e del
reticolo endoplasmatico).
COME FUNZIONA LA MEMBRANA CELLULARE?
TRASPORTO PASSIVO
TRASPORTO ATTIVO
DIFFUSIONE
OSMOSI
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MEMBRANA
OSMOSI
DIFFUSIONE
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TRASPORTO PASSIVO
Nel trasporto passivo, le molecole passano da una parte
all’altra della membrana all'interno di molecole proteiche
che attraversano completamente lo spessore della
membrana stessa, fungendo da canali (proteine-canale);
questo passaggio avviene esclusivamente nella direzione
in cui il soluto migrerebbe per diffusione; per tale motivo,
questa modalità di trasporto viene anche indicata come
“diffusione facilitata”. Poiché avviene secondo gradiente di
concentrazione, il trasporto passivo è un fenomeno che ha
luogo senza dispendio di energia; permette il passaggio di
molecole idrofile, come gli ioni Ca++, Na++ e K+, molecole
di zuccheri monosaccaridi e amminoacidi. Nelle cellule si
trovano in genere diversi tipi di proteine-canale, dotate di
un’elevata specificità per alcuni tipi di sostanze: ad
esempio, vi sono canali specifici per il sodio e canali per il
potassio.
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TRASPORTO ATTIVO
Il trasporto attivo consiste nello spostamento di molecole
contro gradiente, con consumo di energia fornita da
molecole di ATP; viene attuato da specifiche proteine
caratterizzate da un sito per la molecola che deve essere
trasportata e da un sito per l’ATP. Il funzionamento di questi
trasportatori, che prendono il nome di pompe, si basa in
genere su un cambiamento della conformazione
tridimensionale della molecola (ovvero della struttura
terziaria della proteina): l’attacco della molecola al suo sito
modifica la conformazione della pompa proteica, il che
favorisce l’attacco di una molecola di ATP all’altro sito;
l’ATP fornisce l’energia necessaria all’apertura del canale e
al rilascio della molecola dall’altra parte della membrana.
Un tipico esempio di trasporto attivo è quello effettuato
dalle pompe a scambio ionico, come la pompa sodiopotassio ATP-dipendente, che serve a mantenere
all'interno della cellula un'elevata concentrazione di
potassio (K+) e una bassa concentrazione di sodio (Na+).
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DIFFUSIONE
La diffusione consiste nel passaggio di molecole attraverso
la membrana plasmatica senza consumo di energia,
perché il movimento avviene secondo il gradiente di
concentrazione (o di pressione o di carica elettrica).
Soltanto alcune molecole possono essere trasportate con
questa modalità, come l’acqua, le molecole liposolubili
come alcune vitamine e i gas disciolti, come l’anidride
carbonica e l’ossigeno.
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OSMOSI
• Con il termine osmosi si indica un passaggio di acqua
attraverso una membrana semipermeabile, in risposta a
gradienti di concentrazione di soluti, a gradienti di
pressione, oppure a entrambi. Se la membrana
semipermeabile separa due soluzioni isotoniche (che
cioè hanno uguale concentrazione), non si ha un
movimento osmotico netto di acqua in nessuno dei due
sensi. Ma se una delle due soluzioni è ipertonica (quindi
contiene più soluti) rispetto all'altra (definita ipotonica),
allora l'acqua si muoverà dalla soluzione ipotonica a
quella ipertonica.
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CHE COS’È LA RESPIRAZOINE
CELLULARE?
Processo che avviene nelle cellule in presenza di ossigeno
(aerobiosi), attraverso il quale le sostanze nutritive derivanti
dalla digestione (negli animali) o dalla fotosintesi e
chemiosintesi (negli organismi foto e chemio-sintetici)
vengono ossidate allo scopo di produrre l’energia
necessaria al metabolismo. In particolare, la principale
molecola che agisce da substrato per la respirazione
cellulare è il glucosio; l’energia che si ottiene viene
immagazzinata nei legami ad alta energia contenuti nella
molecola adenosina trifosfato, ATP.
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La respirazione cellulare porta complessivamente alla
formazione netta di 38 molecole di ATP per ogni molecola
di glucosio coinvolta nella reazione; pertanto, ha un
rendimento energetico più elevato di un altro processo
ossidativo che avviene in assenza di ossigeno nelle cellule
dei viventi, la glicolisi, reazione che porta da una molecola
di glucosio a due molecole di acido piruvico e alla
formazione di 2 ATP. La glicolisi può costituire, in presenza
di ossigeno, il primo ciclo di reazioni della respirazione
cellulare e, pertanto, le due molecole di ATP concorrono al
rendimento energetico di questo processo. In assenza di
ossigeno, l’acido piruvico derivante dalla glicolisi può
essere utilizzato nelle reazioni di fermentazione, operate da
alcuni microrganismi o da alcuni organi in determinate
condizioni (ad esempio, dai muscoli quando si trovano in
condizioni di intenso sforzo fisico).
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Il primo stadio della respirazione cellulare è rappresentato dalla
glicolisi, che avviene a livello del citoplasma cellulare, in assenza
di ossigeno. Nella glicolisi, una molecola di glucosio viene
parzialmente demolita in due molecole di un composto a tre atomi
di carbonio, il piruvato, con la produzione netta di due molecole di
ATP.
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Il piruvato entra poi nel ciclo di Krebs, che negli eucarioti ha luogo nei
mitocondri; in questa via metabolica, tale composto viene
completamente demolito in anidride carbonica e acqua, e avviene la
riduzione di alcune molecole accettrici di idrogeno (le principali delle
quali sono la nicotinamide adenin dinucleotide o NAD, che diventa
NADH, e il flavin adenin dinucleotide, o FAD, che diventa FADH).
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