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1 Membrana cellulare

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3 Proteine inserite nella membrana cellulare: Integrali (transmembrana), si estendono attraverso l intera membrana. Classificate in famiglie a seconda del numero di segmenti transmembrana. La fosforilazione è un metodo per regolare la funzione della proteina Periferiche. Non attraversano l intero spessore di membrana ma si legano debolmente a proteine integrali o alle regioni polari dei fosfolipidi (enzimi e proteine strutturali che ancorano il citoscheletro alla membrana) Ancorate a lipidi

4 Proteine di membrana Classificate in relazione alla Funzione Trasportatori di membrana Proteine strutturali Enzimi di membrana Recettori di membrana Proteine carrier Proteine canale Si trovano Intervengono Intervengono Cambiano conformazione Canali aperti Formano Canali regolati meccanicamente Giunzioni cellulari Canali a cancello Canali voltaggiodipendenti Citoscheletro Metabolismo Canali regolati chimicamente Trasduzione dei segnali Aprono Chiudono Endocitosi recettoremediata

5 Trasporti attraverso la membrana cellulare

6 Diffusione La velocità di diffusione attraverso la membrana cellulare dipende da: Solubilità nei lipidi Dimensione molecolare Spessore membrana (S) Gradiente concentrazione Area della membrana (A) Composizione strato lipidico Legge di Fick della diffusione: Velocità di diffusione (J) = A. D. (C 1 C 2 ) s D rappresenta il coefficiente di diffusione che dipende per le membrane biologiche dalle dimensioni e lipofilia della molecola.

7 Trasporti passivi: Diffusione facilitata L ingresso di una sostanza nella cellula è consentito dalla presenza di un trasportatore (carrier): proteina che lega e libera la sostanza, esponendo alternativamente il sito di legame sui due lati della membrana. Per basse concentrazioni, la probabilità che il trasportatore carichi il substrato, prima di cambiare conformazione, è proporzionale alla concentrazione. Per alte concentrazioni, il flusso è limitato da un trasporto massimo, che dipende dal numero dei trasportatori e non dalla concentrazione.

8 Per i processi diffusivi il flusso è proporzionale alla concentrazione, la cinetica è di primo ordine (esponenziale). Per trasporti mediati da carriers, il flusso presenta saturazione (trasporto massimo). Per basse concentrazioni del substrato, la cinetica è simile a quella diffusiva, anche se più lenta. Quando il trasporto è saturato, diventa di zero ordine, perchè il flusso non dipende più dalla concentrazione.

9 Principali sistemi di trasporto facilitato Trasportatori di glucosio (Glu) espressi da tutte le cellule dell organismo: GLUT1 GLUT12 Permettono il continuo flusso di Glu verso l interno della cellula, dove la concentrazione è mantenuta bassa dalla trasformazione del Glu in Glicogeno Nelle cellule epitaliali, che assorbono attivamente Glu (intestino, tubuli renali) permettono il deflusso del Glu dalla cellula verso l interstizio e quindi il sangue

10 Trasporti attivi: Primario Un trasportatore (pompa) opera accoppiato ad una reazione che fornisce energia (idrolisi ATP) L energia derivante dall idrolisi dell ATP è usata per produrre il cambiamento di conformazione con riduzione dell affinità per il substrato

11 Principali tipi di pompe ATPasi protoniche, trasportano H + cellula all esterno della ATPasi per il Ca 2+, mantengono basso il livello di Ca 2+ intracellulare: Plasma Membrane Ca 2+ ATPase (PMCA) Sarcoplasmatic-Endoplasmatic Reticulum Ca 2+ ATPase (SERCA) ATPasi Na + /K + dipendente (pompa sodio-potassio), mantiene la differenza di concentrazione ionica tra interno ed esterno della cellula, coinvolta nella genesi del potenziale di membrana

12 alta affinità bassa affinità Pompa torna a riposo l energia è usata per ridurre l affinità per il K + aumenta l affinità per il Na + Parte dell energia è utilizzata per ridurre l affinità per il Na + aumenta l affinità per il K + bassa affinità alta affinità

13 Trasporto attivo: Secondario Il trasporto di una sostanza contro gradiente è accoppiato al trasporto di una sostanza che si muove lungo gradiente. Si parla di trasporto accoppiato o cotrasporto. Simporto: due molecole sono trasportate nella stessa direzione. Antiporto: due molecole sono trasportate in direzione opposta.

14 Na + e substrato si legano al trasportatore. L energia per la traslocazione e la riduzione di affinità per il substrato deriva dal flusso di Na + secondo gradiente elettrochimico.

15 Principali sistemi di simporto (piccole molecole organiche) Trasportatori di glucosio (nelle cellule epiteliali che presentano assorbimento attivo): SGLUT1 (intestino) e SGLUT2 (rene) Trasportatori di aminoacidi Neurotrasportatori: captano contro gradiente i neurotrasmettitori di tipo aminico e aminoacidico: GAT (GABA), DAT (dopamina), NET (noradrenalina, amine), SERT (serotonina), di glicina, di colina, Na + /K + dipendenti (glutammato e aspartato)

16 Sistemi di simporto ionico Controllano le concentrazioni ioniche intracellulari. Sfruttano il gradiente di Na + e/o K + creato dalla pompa sodio-potassio. Trasportatori di Cl - : regolano la concentrazione intracellulare di Cl - e conseguentemente il volume cellulare: K + /Cl - (KCC): trasporta Cl - verso l esterno della cellula Na + /K + /2Cl - (NKCC): trasporta Cl - verso l interno della cellula Sistemi di antiporto ionico Scambiatore Na + /Ca 2+ Scambiatori Na + /H + e Cl - /HCO 3 - Neurotrasportatori vescicolari (dipendenti da ATPasi protoniche che pompano H + verso l interno delle vescicole)

17 Scambiatore Na + /Ca 2+ Superficie citoplasmatica: lo scambiatore carica il Ca 2+ nonostante la bassa concentrazione, a causa della grande affinità. Superficie extracellulare: lo scambiatore carica il Na + nonostante la bassa affinità, a causa dell alta concentrazione. La transizione conformazionale comporta aumento di affinità per il Na + e diminuzione di affinità per il Ca 2+ Superficie citoplasmatica: lo scambiatore libera il Na +, nonostante la maggiore affinità, a causa della bassa concentrazione Superficie extracellulare: lo scambiatore libera il Ca 2+ nonostante l alta concentrazione, a causa della bassa affinità.

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