Comunicazione fra cellula e
ambiente
Omeostasi
• Capacità di un organismo di mantenere costanti
le condizioni chimico-fisiche interne anche al
variare delle condizioni ambientali esterne.
• Il termine "omeostasi" fu coniato da Walter
Cannon nel 1926, in riferimento alla capacità del
corpo di regolare la composizione e il volume del
sangue e, di conseguenza, di tutti i fluidi
extracellulari in cui sono immerse le cellule;
deriva dal greco ómoios, "simile", e stasis,
"posizione"
Omeostasi
• Tutti gli organismi presentano meccanismi
omeostatici a livello di ogni singola cellula, in
quanto, per vivere, le componenti di una cellula
devono essere mantenute a concentrazioni più o
meno uniformi.
• La membrana cellulare è responsabile del
controllo delle sostanze che entrano ed escono
dalla cellula:
– le sostanze essenziali al metabolismo devono poter
entrare
– i materiali di scarto devono poter uscire prima di
raggiungere concentrazioni tossiche
Omeostasi nella cellula: meccanismi di trasporto
• Per mantenere costanti i propri equilibri
biochimici, la cellula possiede diversi tipi di
meccanismi di trasporto:
• Passivo: non vi è consumo di energia
• attivo: è richiesto un apporto energetico.
• l'omeostasi può essere inteso come un continuo
sforzo dell’organismo e delle sue unità costitutive
per mantenere le proprie caratteristiche rispetto
all'ambiente esterno e la propria identità
biologica.
Il trasporto attraverso la membrana
Il passaggio delle sostanze attraverso la
membrana può avvenire per:
• trasporto passivo (senza dispendio di energia)
• trasporto attivo (con impiego di energia)
Diffusione semplice
Trasporto passivo
Diffusione facilitata
Osmosi.
Diffusione semplice
Una sostanza si sposta seguendo il
gradiente di concentrazione : dalla zona
più concentrata alla zona meno.
[concentrazione elevata]
[concentrazione
minore]
Lo scambio dei gas negli alveoli polmonari
avviene per diffusione
Permeabilità selettiva
Il doppio strato di lipidi è permeabile:
• Alle molecole molto piccole (H2O,
CO2, O2)
• Alle molecole liposolubli (Idrofobe,
non polari)
Il doppio strato di lipidi è impermeabile:
• Alle grosse molecole e alla maggior
parte delle molecole solubili in acqua.
• Agli ioni (K+, Cl-, Na+ )
Diffusione facilitata
La diffusione avviene grazie ad una proteina di
trasporto.
N .B.
• Non vi è dispendio di energia
• Avviene secondo il gradiente di concentrazione
Alcune proteine di mebrana
permettono il passaggio delle
sostanze non liposolubili :
• Formano un canale attraverso
la membrana
Oppure
• Si legano a molecole
trasportatrici (carrier)
che le trasportano
attraverso la
membrana
N.B. I canali sono
generalmente selettivi : una
sola ben precisa sostanza li
può attraversare e
nessun’altra.
Certi canali possono aprirsi e richiudersi :
Esempio: Canale ionico che permette il
passaggio di anioni
Trasportatori di membrana:
• Possono crearsi e distruggersi
rapidamente
• Certi possono chiudersi ed aprirsi
==> Cambiano la permeabilità della
membrana
• Sono spesso molto selettivi
Esempio di proteine di trasporto
Canale
chiuso
Canale
aperto
Osmosi
Soluzione diluita
Soluzone
concentrata
= ipotonica
= ipertonica
Membrana permeabile all’acqua ma
impermeabile al soluto
L’acqua si sposta dal lato ipotonico (diluito) al
lato ipertonico (concentrato)
L ’osmosi: è l’acqua che si sposta seguendo il
suo gradiente di concentrazione
Ipertonica
Ipotonica
Globuli rossi in soluzioni:
• Isotonica
• Ipotonica
• Ipertonica
Globuli rossi in mezzo Ipertonico
L’osmosi gioca un ruolo importante nello spstamento dei
liquidi all’interno dell’organismo
SANGUE
Liquido
interstiziale
LIQUIDO
INTRACELLULARE
Un pesce vive nell’acqua di mare. Il mare è un
mezzo ipo, iper o isotonico?
Acqua
L’acqua di
mare è
Ipertonica
(per osmosi)
Sale
(per
diffusione)
Come può sopravvivere il pesce?
Trasporto attivo :
Assomiglia alla diffusione facilitata (necessita di un
trasportatore) MA:
• Richiede energia
• Può avvenire in senso contrario al
gradiente di concentrazione
• Necessita di un trasportatore (proteina di
trasporto)
Trasporto attivo
Pompa Sodio-Potassio
Pompa Sodio-Potassio
Pompa Sodio-Potassio
Il Trasporto
attivo permette
alle cellule di
conservare un
ambiente
interno
differente dalla
composizione
dell’ambiente
esterno :
Trasporto mediato da vescicole
• Esocitosi
• Endocitosi
•Endocitosi
•Esocitosi
Endocitosi
 L’endocitosi è il processo
cellulare tramite il quale il
materiale che deve essere
introdotto nella cellula viene
circondato da vescicole di
membrana o da vacuoli e
riversato nel citoplasma.
 Si parla di endocitosi mediata da recettori quando il
passaggio di molecole specifiche all’interno della cellula
avviene tramite un’introflessione della membrana cellulare
che forma una vescicola membranosa. Le vescicole
contengono i recettori e le molecole da essi trasportate.
endocitosi mediata da recettori
endocitosi mediata da recettori
Caso particolare di endocitosi: la Fagocitosi
Fagocitosi = Endocitosi di una grossa struttura
Fagocitosi di un batterio
Caso particolare di endocitosi: la Pinocitosi
Pinocitosi = Endocitosi sostanze liquide
Esocitosi
la cellula può
secernere materiale
all'esterno tramite
esocitosi.
Nell'esocitosi,
vescicole contenenti
le sostanze da
espellere si fondono
con la membrana
plasmatica.