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).

Permeabilità dei doppi strati lipidici

Movimento di molecole attraverso le membrane: la diffusione semplice

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 1Aggancio della molecola alla proteina vettrice

Diffusione facilitata 2

Liberazione della molecola nel citoplasma

Cinetica diCinetica disaturazionesaturazioneCinetica diCinetica disaturazionesaturazione

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.

• Richiedono molta energia, ma…• Consentono di spostare sostanze

contro un gradiente (di concentrazione, elettrico, ecc.)

Processi di trasporto attivo

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+.

Na+/K+ATPasi

2 K+ dentro

ATP

ATP si lega alla pompa che si riorienta rilasciando i 2 ioni K+ all’interno della cellula

ATP viene idrolizzata, portando alla

fosforilazione della subunità della pompa

P

3 Na+ fuori

La pompa cambia conformazione esponendo gli ioni Na+ fuori dalla

cellula dove vengono rilasciati

P

2 K+ extrac.

La pompa lega 2 ioni K+ extracellulari, causando la defosforilazione della

subunità

P

PP

3 Na+ intracell.

ATP

La pompa, con ATP legata, lega 3 ioni Na+ intracellulari

Trasporto attivo secondario

Non richiede ulteriore energiaoltre a quella derivata dal

movimento molecolare

Necessità di Energia

Richiede ATP

DIFFUSIONE

Diffusione Semplice

DiffusioneFacilitata

Molecole attraversano il doppio strato lipidico

Caratteristiche Strutturali

Trasporto mediatoda proteine di membrana

Vescicole rivestiteda membrana

ESOCITOSI

FAGOCITOSI

ENDOCITOSI

TrasportoAttivo

PRIMARIO

TrasportoAttivo

SECONDARIO

Crea gradienti

per