Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici
Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici
JS = P  C
con P = -DmR/x = permeabilità della
membrana
R = coefficiente di ripartizione olio/acqua
R = [S]olio/[S]acqua
Coefficiente di diffusione
Il coefficiente di diffusione libera D dipende da:
- temperatura assoluta T
- caratteristiche fisico-chimiche di soluto e solvente
dimensioni molecola: raggio r
attrito  viscosità liquido
D = kT/6πr
(almeno 10000 volte più grande nei gas che nei liquidi)
k = R/N
N = 6.02●1023
R = 8.3 J●mol-1K-1
Sinapsi chimica
Vescicola presinaptica
Membrana presinaptica
Spazio sinaptico
Membrana postsinaptica
BIOFISICA
Anno Accademico 2006-2007
Test di ingresso
-Dalla relazione D = kT/6r si dimostri che D ha le dimensioni di un quadrato di una
lunghezza diviso per il tempo.
-Calcolare il numero di molecole di N-acetiltriptofanammide che attraversano in 25 s
una membrana di area S=3x102 cm2, sapendo che la differenza di concentrazione ai
due lati della membrana è ΔC = 3x10-2 M. Il coefficiente di permeabilità dell' Nacetiltriptofanammide nella membrana è 1.2 x 10-5 cm s-1. [R: 1.63x1021].
- Una cellula sferica ha raggio r = 0.25 m. Supponendo che, attraverso la sua
superficie, entri un flusso d'acqua costante pari a 2.0 x10-8 cm s-1, calcolare la
variazione percentuale di volume dopo 30 s. [R: 7.2 %]
- Considerando la relazione:
mv2/2 = 3kT/2 con k = R/N,
dimostrare che R ha le dimensioni di un’energia divisa per la temperatura assoluta e
per mole.
Calcolare, inoltre, il valore numerico di R in J/°K mol, sapendo che R = 0.082 atm L/
°K mol.
-Il coefficiente di diffusione dell’O2 in H2O (η20°( H2O) =1.005 x10-3 Pa s)
è 1x10-9 m2 s-1 a 20°C.
Calcolare il valore del coefficiente di diffusione dell’O2
nel sangue sapendo che la viscosità di
questo mezzo è η37° = 2.084x10-3 Pa s. [R: 5.1x10-10 m2 s-1]
-L'emoglobina ha un coefficiente di diffusione 10 volte minore
rispetto a quello del glucosio. Quanto tempo impiegherà mediamente
una molecola d'emoglobina per diffondere attraverso un
sottilissimo strato d'acqua, sapendo che una molecola di glucosio
l'attraversa in 50 ns? [R: 500 ns]
-Indicare in che modo i seguenti parametri possono influenzare
il coefficiente di diffusione d'una
sostanza:
a) peso molecolare della sostanza diffondente;
b) viscosità del mezzo disperdente;
c) composizione atomica della sostanza diffondente;
d)struttura spaziale della sostanza diffondente;
e) temperatura del sistema.
• Le membrane biologiche sono selettivamente permeabili:
permeabili a molecole idrofobe e di piccole dimensioni,
impermeabili a quelle polari
• Permeano le molecole di acqua (polari ma piccole), i gas
(CO2, O2, N2), altre molecole piccole polari (glicerolo),
molecole grandi apolari (ormoni steroidei, idrocarburi).
• Ioni, zuccheri, AA, etc. permeano grazie a proteine di
trasporto (carriers e proteine canale)
PROTEINE DI MEMBRANA
1) CANALI: proteine integrali (generalmente glicoproteine), che funzionano
come pori per consentire l’entrata e l’uscita di determinate sostanze in cellula.
2) TRASPORTATORI (o carriers): proteine che, mediante cambiamenti
conformazionali, consentono il passaggio selettivo di determinate molecole o ioni.
3) RECETTORI: proteine integrali che riconoscono specificatamente
determinate molecole (ormoni, neurotrasmettitori, nutrienti ecc.).
4) ENZIMI: proteine integrali o periferiche che catalizzano reazioni
enzimatiche sulla superficie della membrana.
5) ANCORAGGI DEL CITOSCHELETRO: proteine periferiche,
affacciate dal lato citoplasmatico della membrana, che servono per ancorare i
filamenti del citoscheletro.
6) MARCATORI DI IDENTITA’ CELLULARE: glicoproteine o
glicolipidi caratteristici di ciascun individuo, che permettono l’identificazione
delle cellule provenienti da altri organismi (es. marcatori ABO).
Meccanismi di trasporto
Passaggio di sostanze tramite:
processi biochimici  trasporto facilitato
trasporto attivo
Equilibrio diffusivo
C1
C2
Time (s)
ΔC
J = PΔC
ΔC = costante
J
tempo