MEMBRANA CELLULRE. La membrana plasmatica svolge molteplici funzioni:

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1 MEMBRANA CELLULRE

2 MEMBRANA CELLULRE La membrana plasmatica svolge molteplici funzioni: Regola gli scambi di sostanze tra interno ed esterno delle cellule e degli organismi unicellulari Protegge l integrità di ogni singola cellula Mantiene le condizioni alle quali le sue attività metaboliche possono avvenire Coordina le attività delle differenti cellule Nota: presenza di membrana anche nei singoli organuli che controllano il passaggio di materiale fra i compartimenti all interno della stessa cellula (mitocondrio, nucleo, cloroplasto)

3 MEMBRANA CELLULRE Le membrane stabiliscono differenze di potenziale elettrico e quindi di voltaggio tra i due lati Differenze nelle concentrazioni chimiche (ioni e molecole differenti) e di potenziale elettrico attraverso la membrana rappresentano forme di energia potenziale (essenziali per molti processi cellulari) La membrana Plasmatica definisce i confini della cellula Foto al TEM di una sottile sezione criofissata di una cellula del meristema dell apice radicale

4 Struttura della MC 1972 Singer & Nicholson Modello a Mosaico Fluido Mosaico di proteine affondato in un doppio strato lipidico fluido i cui componenti sono in costante e continuo movimento

5 Struttura della MC 1972 Singer & Nicholson Modello a Mosaico Fluido Alcune delle proteine della membrana si muovono lateralmente nel doppio strato fosfolipidico le proteine (Globulari)formano arrangiamenti che variano nel tempo e nel sito

6 Componenti principali della MC Proteine di Membrana Proteine integrali (P. Transmembrana) Proteine periferiche

7 Componenti principali della MC Proteine Integrali Proteine Trans-Membrana Proteine Periferiche 2 porzioni interna al doppio strato è idrofoba le parti esposte (int-est) sono idrofile -Ancorate nel sito (tramite citoscheletro) -Non si protendono nell interno idrofobo nel doppio strato -Sono attaccate alla porzione sporgente dei alcune proteine transmembrana

8 Configurazione delle proteine Proteine trans-membrana Lunghezza non regolare α-elica: prot. inserita nell interno idrofobo di membrana Porzione idrofila esterna α-elica multipla: la porzione idrofoba interna allo strato fosfolipidico si avvolge più volte Estremità basica Grandi proteine globulari Differente composizione AA e diff. Struttura terziaria Estremità acida

9 Componenti principali della MC Nelle cellule vegetali 2 tipi differenti di lipidi Fosfolipidi (più abbondanti) Steroli (es. stigmasterolo) I due strati del doppio strato hanno concentrazioni differenti di entrambi i lipidi

10 Componenti principali della MC GLICOPROTEINE Localizzati sulla superfice esterna della membrana plasmatica CARBOIDRATI a catena breve (oligosaccaridi) legati alla maggior parte delle proteine esterne carboidrati proteine fosfolipidi glicoproteine Necessarie per Riconoscimento di molecole che interagiscono con la cellula

11 Componenti principali della MC GLICOLIPIDI Localizzati sulla superfice esterna della membrana plasmatica CARBOIDRATI a catena corta attaccati alla testa dei lipidi del doppio strato

12 Componenti principali della MC Doppio strato fosfolipidico fornisce la struttura di base e la natura impermeabile della membrana cellulare Le proteine sono responsabili della maggior parte delle funzioni della membrana Le proteine coinvolte nelle funzioni di membrana sono enzimi Catalizzano le reazioni associate alla membrana stessa

13 Movimento dell acqua trasporto dell acqua attraverso membrana Movimento dell acqua secondo gradiente di potenziale idrico Un potenziale di energia è l energia immagazzinata che un soggetto possiede grazie alla posizione che occupa EQUILIBRIO Movimento dell acqua che va da un potenziale idrico elevato ad uno più basso

14 Mantenimento del bilancio osmotico L acqua si muove attraverso la membrana cellulare dalla zona a bassa concentrazione di soluto (alta [H 2 O]) ad una ad alta concentrazione di soluto (bassa [H 2 O]) - osmosi bassa [soluto] alta [soluto] H 2 O H 2 O si gonfia esplode pressione osmotica H 2 O H 2 O

15 Movimento dell acqua Flusso Osmotico Le molecole d acqua tendono a diffondere da una soluzione più diluita ad una più concentrata Esempio Se una membrana è permeabile all acqua ma impermeabile ad un soluto avente concentrazioni diverse ai due lati della stessa, l acqua si muoverà cercando di uguagliare le concentrazioni di soluto ai due lati della membrana soluto H 2 O più diluito più concentrato

16 Cellule & Diffusione Acqua-ossigeno-anidride carbonica e altre molecole semplici diffondono liberamente attraverso la membrana plasmatica, attraverso il doppio strato fosfolipidico La diffusione richiede un ripido gradiente di concentrazione ovvero una breve distanza e una sostanziale differenza di concentrazione e le cellule mantengono tali gradienti attraverso le loro attività metaboliche trasporto passivo

17 Cellule & Diffusione Soluzioni isotoniche ipotoniche Due soluzioni che hanno un uguale numero di particelle disciolte per unità di volume-movimenti solo sotto pressione ipertoniche La soluzione che contiene maggior concentrazione di soluto La soluzione che contiene minore concentrazione di soluto Pressione osmotica Potenziale osmotico La pressione che bisogna applicare alla soluzione per fermare il movimento dell acqua Movimento attraverso al membrana a causa del potenziale idrico

18 Cellule & Diffusione Nel mondo vegetale 1 La cellula vegetale ha un sistema costituito da una serie di organelli e strutture cellulari che consente di sopportare le differenti pressioni create dall ambiente esterno La cellula vegetale assorbono acqua per osmosi e creano una pressione idrostatica interna-questa pressione esercitata contro la parete cellulare rende la cellula TURGIDA PRESSIONE DI TURGORE è la pressione che si sviluppa in una cellula vegetale in seguito all osmosi e/o imbibizione Pressione di parete uguale e contraria a quella di turgore da rendere la cellula compatta

19 Trasporto attraverso membrana Osmosi Diffusione Semplice Facilitata Trasporto Attivo

20 Trasporto PASSIVO Processo di diffusione dove la direzione del movimento netto è guidato dal gradiente di concentrazione oppure, nel caso degli ioni, dal gradiente elettrochimico Diffusione semplice Passaggio di piccole molecole non cariche attraverso il doppio strato lipidico Diffusione facilitata proteine di TRASPORTO: facilitano il passaggio degli ioni e delle molecole polari attraverso l interiore idrofobo della membrana Il soluto continua a diffondersi attraverso la membrana nella direzione imposta dal gradiente di concentrazione

21 Trasporto Attraverso Membrana

22 Trasporto Attraverso Membrana Utilizzano Proteine carrier o 1 2 trasportatrici Proteine canale Permettono il movimento di una sostanza attraverso la membrana ma sempre secondo gradiente elettrochimico della sostanza stessa TRASPORTATORI PASSIVI PROTEINE CARRIER O TRASPORTATRICI Legano il soluto specifico da trasportare Subiscono una serie di cambi conformazionali per consentire il trasporto

23 Trasporto Attraverso Membrana PROTEINE CANALE Formano pori pieni di acqua che attraversano la membrana i quali, se aperti, permettono a soluti specifici di passarvi attraverso (ioni inorganici Na +, K +, Ca 2+, Cl - ) La conduzione degli ioni comporta transitori fenomeni di legame diano origine alla selettività delle proteine stesse

24 Trasporto Passivo PROTEINE CANALE 3 direzioni dei soluti Uniporto Simporto Antiporto Sistemi di cotrasporto

25 Trasporto Attivo Trasporto di una sostanza contro il suo gradiente elettrochimico richiede immissione di energia supplementare Sistema di POMPE

26 Trasporto Attivo Le POMPE sono mosse da energia chimica ATP, energia elettrica o energia solare POMPE Protoniche: nelle cellule vegetali e fungine

27 La pompa protonica è una H + -ATPasi di membrana, ovvero un enzima che usa energia fornita dall idrolisi dell ATP per trasportare protoni (ioni H + ) attraverso la membrana plasmatica contro il loro gradiente

28 Processo chemiosmotico Processi chemiosmotici che avvengono all interno della cellula vegetale L energia che viene prodotta ed accumulata nei mitocondri e nei cloroplasti viene utilizzata per sintetizzare ATP

29 Trasporto mediato da vescicole

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