Membrane Biologiche. Barriere per confinare sostanze o attività in ambienti specifici. Costituite da lipidi e proteine. Confini Cellulari Organelli

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1 Membrane Biologiche

2 Membrane Biologiche Barriere per confinare sostanze o attività in ambienti specifici. Confini Cellulari Organelli Costituite da lipidi e proteine.

3 Sistema di Endomembrane Delimitano i compartimenti cellulari Organelli Confinano le differenti attività della cellula. Mediano il trasporto di metaboliti. Reticolo Endoplasmatico Vacuoli Nucleo Mitocondrio Perossisoma Lisosoma Membrana Plasmatica Apparato di Golgi

4 Organelli Nucleo e Mitocondri hanno Doppia Membrana Golgi, RE, Lisosomi hanno Membrana Singola

5 Componenti della membrana Fosfolipidi, ANFIPATICI Hanno caratteristiche sia idrofiliche sia idrofobiche. Colesterolo Presente in molte membrane di cellule animali Stabilizza la membrana rendendola più o meno fluida. Gruppo Idrofilico Coda Idrofobica

6 DOPPIO STRATO LIPIDICO Condizione energeticamente favorevole in ambiente acquoso Teste Idrofiliche, all esterno Code Idrofobiche, all interno, non in contatto con l acqua Il doppio strato lipidico si chiude spontaneamente su se stesso formando Compartimenti Stagni Non ci sono mai estremità libere.

7 Micelle Porzione polare idrofilica verso l'esterno a contatto con l acqua Porzione apolare idrofobica verso l'interno, respinge l acqua

8 Modello del Sandwich 1935, Davson e Danielli, studio della membrana dei globuli rossi. Doppio strato lipidico compreso tra due strati proteici. Rimasto valido fino agli anni 50.

9 Modello del Mosaico Fluido Anni 50, microscopia elettronica rivela che la membrana plasmatica è uniforme e sottile, non più di 10 nanometri. Struttura trilaminare, due scuri ed uno chiaro. Interno Membrana Esterno

10 Modello del Mosaico Fluido Anni 60, paradosso delle proteine La loro purificazione dimostra non omogenee come si pensava Composizione e dimensioni molto variabili Alcune molto più grandi di quanto ipotizzato Come potevano costituire uno strato di soli 10 nanometri? Tutte piatte ed estese, struttura a foglietto ripiegato? In realtà molte hanno struttura globulare.

11 Modello del Mosaico Fluido Il Doppio Strato Lipidico contiene una serie di proteine, che possono posizionarsi in maniera variabile 1972, Singer e Nicholson Le proteine sono incastonate nel doppio strato lipidico, come tessere di un mosaico Non sono immobili, si possono muovere, come iceberg che galleggiano in un fluido di lipidi. (Nocciole del torrone)

12 Modello del Mosaico Fluido

13

14 Movimenti dei fosfolipidi nelle membrane Diffusione laterale veloce Movimento rotazionale veloce Diffusione trasversale lenta

15 Proteine di Membrana Le proteine costituiscono circa il 50% della massa della membrana. Sono gli esecutori di praticamente tutte le attività della membrana. Proteine strutturali Proteine funzionali Pompe Canali Recettori Trasduttori del segnale Enzimi

16 Proteine di Membrana Proteine Intrinseche Strettamente associate alla membrana Sono Anfipatiche Alcune attraversano completamente la membrana, altre solo in parte.

17 Proteine di Membrana Proteine Estrinseche Non sono incluse nel doppio strato lipidico, ma sulla superficie interna o esterna. Interagiscono con le proteine intrinseche attraverso interazioni non-covalenti.

18 Proteine di Membrana Proteine Estrinseche Legate a lipidi da legami covalenti. Legate a fosfolipide o acido grasso inserito in uno dei due foglietti.

19 Matrice Extra Cellulare (ECM) Secreta dalle cellule. Composta da gel di carboidrati e proteine fibrose. Collagene Principale costituente strutturale dell ECM; Forma fibre molto fitte. Fibronectine Glicoproteine, organizzano la matrice servono come attacco per le cellule attraverso le Integrine.

20 Funzione delle proteine di membrana Ancoraggio Integrine, ancorano la cellula alla matrice extracellulare (ECM). Trasporto Passivo Canali che permettono il passaggio selettivo di ioni e molecole Trasporto Attivo Pompano soluti attraverso la membrana; Richiede ATP

21 Funzione delle proteine di membrana Attività Enzimatica Catalizzano reazioni che avvengono all interno o sulla superficie della membrana. Trasduzione del segnale Recettori che legano molecole segnale (ormoni) e trasmettono l informazione all interno della cellula.

22 Funzione delle proteine di membrana Riconoscimento cellulare Antigeni, permettono il riconoscimento di cellule estranee all organismo. Giunzione inter-cellulare Proteine di adesione, legano le membrane di cellule adiacenti.

23 Permeabilità del bilayer lipidico I gas diffondono rapidamente Col tempo, piccole molecole polari non cariche diffondono attraverso un bilayer lipidico Molecole solubili nei lipidi tendono a diffondere Grosse molecole polari non cariche, molecole polari cariche e ioni non permeano gas piccole molecole polari non cariche molecole lipofile grosse molecole polari cariche ioni O 2 CO 2 N 2 glicerolo etanolo ormoni steroidei amino acidi glucosio nucleotidi H +,Na +, HCO 3-,K + Ca 2+,Cl, Mg 2+ bilayer lipidico

24 Passaggio delle specie attraverso le membrane biologiche Meccanismi di trasporto Diffusione passiva semplice movimento da zone a alta concentrazione a zone a bassa concentrazione. La membrana non partecipa attivamente al processo. E il metodo di trasporto di soluti non carichi e nonpolari, solubili nei lipidi di membrana.

25

26 Passaggio delle specie attraverso le membrane biologiche

27 Passaggio delle specie attraverso le membrane biologiche Endocitosi meccanismo attraverso il quale grandi molecole, frammenti di tessuto, batteri e altre particelle visibili al miscroscopio possono passare attraverso la membrana cellulare. 1. La sostanza entra in contatto con la membrana e viene invaginata. 2. La membrana si chiude attorno alla sostanza formando un sacchetto che si separa e passa nella zona intracellulare 3. dove si disperde e rilascia il contenuto

28 Passaggio delle specie attraverso le membrane biologiche Endocitosi Fagocitosi Trasporto di particelle visibili al microscopio attraverso la membrana Pinocitosi Analogo alla fagocitosi ma con le particelle in soluzione

29 Passaggio delle specie attraverso le membrane biologiche Esocitosi è essenzialmente il meccanismo inverso all endocitosi. E il metodo con il quale sostanze di scarto, muco e prodotti cellulari (ormoni e neurotrasmettitori) passano nello spazio extracellulare. 1. I prodotti della cellula vengono racchiusi nelle vescicole del Golgi 2. Le vescicole si fondono con la membrana cellulare e 3. secernono il materiale fuori dalla cellula.

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