struttura e composizione della membrana cellulare Prof. Davide Cervia - Fisiologia Fisiologia della cellula: trasporti di membrana
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- Floriana Tommasa Filippi
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1 struttura e composizione della membrana cellulare 1
2 funzioni: separazione, regolazione, comunicazione, stabilizzazione modello a mosaico liquido 2
3 lipidi di membrana 3
4 4
5 Glicoproteine Glicolipidi Glicocalice Protezione Interazioni da contatto 5
6 proteine di membrana 6
7 7
8 recettori di membrana 8
9 9
10 Scoperte nel 1992 dal premio Nobel Peter Agre, tali proteine, largamente distribuite in tutti i regni viventi, compreso quello batterico, prendono il nome di acquaporine (ad oggi 13 forme diverse) La struttura molecolare delle acquaporine è rappresentata dal classico modello a clessidra Le acquaporine sono costituite da 6 domini transmembrana; i segmenti transmembrana sono uniti da 5 anse di connessione, con le terminazioni NH 2 - e COOH-terminali citoplasmatiche 10
11 canali ionici 11
12 12
13 13
14 14
15 flusso di corrente di un canale ionico K + -selettivo (oscilla spontaneamente da aperto a chiuso) 15
16 proteine carrier/trasportatori 16
17 17
18 trasportatori ATP-dipendenti/pompe ioniche 18
19 19
20 20
21 movimenti attraverso la membrana Il trasporto vescicolare è costituito da: endocitosi esocitosi transcitosi l endocitosi può essere: pinocitosi fagocitosi endocitosi mediata da recettori 21
22 diffusione legge di Fick: J = D*A*(CI-CII)/x J: flusso o velocità di diffusione CI e CII: concentrazione in due compartimenti A: area della sezione di scambio x: distanza D: coefficiente di diffusione D tiene conto dell energia termica della molecola, della sua dimensione, della viscosità del mezzo nella quale diffonde per molecole sferiche D è determinato dall equazione di Stokes-Einstein: D = -κt/6πrη κ: costante di Boltzmann T: temperatura in gradi Kelvin r: raggio della molecola η: viscosità del mezzo le molecole piccole diffondono più rapidamente Velocità di diffusione: area della superficie di scambio x gradiente resistenza della membrana x spessore 22
23 attraverso una membrana J = P*(CI-CII) P = D*A*K/x K: coefficiente di partizione della sostanza tra la fase acquosa e la fase lipidica della membrana P viene espresso come velocità, ad es. cm/s C viene espresso come mol/cm 3 quindi il flusso viene rappresentato in mol/cm 3 /s il plasmalemma è una membrana semi-impermeabile imperfetta: consente il passaggio non solo dell H 2 O, ma anche di molte altre sostanze, che possono attraversarla con vari meccanismi 23
24 osmosi pressione idrostatica legge di van t Hoff: pressione osmotica (atmosfere o bar) π = ncrt n: numero di particelle dissociabili per molecola C: concentrazione totale del soluto R: costante dei gas T: temperatura in Kelvin 24
25 pressione osmotica di una molecola che non si dissocia in acqua (ad es. glucosio), concentrazione 1 mmol/l, 37 C: n: 1 C: 0,001 mol/l R: 0,082 atm L/mol K T: 310 K π = 1*0.001 mol/l*0.082 atm L/mol K*310 K = atm o 19.3 mmhg pressione osmotica di NaCl (si approssima una dissociazione in due molecole), concentrazione 150 mmol/l, 37 C: n: 2 C: 0,15 mol/l R: 0,082 atm L/mol K T: 310 K π = 2*0.15 mol/l*0.082 atm L/mol K*310 K = atm 25
26 osmolarità e tonicità la pressione osmotica si può esprimere anche in termini di osmolarità una soluzione contenente 1 mmol/l di soluto esercita una pressione di 1 mosm/l osmolarità = concentrazione*numero di particelle dissociabili mosm = mmol/l*numero di particelle/mol osmolarità: pressione osmotica esercitata dalle molecole di soluto disciolte in 1 L di solvente osmolalità: numero di molecole disciolte in 1 Kg di solvente (la massa è indipendente dalla T); espressa nei sistemi biologici in mosm/kg H
27 27
28 28
29 pressione oncotica pressione osmotica generata dalle macromolecole in soluzione (soprattutto proteine) relazione anomala dovuta probabilmente alla forma e alle dimensioni delle proteine 29
30 equilibri ionici 30
31 trasporto passivo 31
32 diffusione semplice coefficiente di partizione K = concentrazione del soluto nei lipidi/ concentrazione del soluto nell acqua 32
33 cinetica di non saturazione 33
34 diffusione attraverso canali ionici di membrana 34
35 35
36 classificati per: selettività gate di attivazione: canali voltaggio-dipendenti (VOC) canali meccano-dipendenti (MOC) canali attivati da ligandi (ROC) canali attivati da secondi messaggeri (SMOC) cinetiche di attivazione modulazione farmacologica 36
37 diffusione facilitata da proteine trasportatrici ha carattere esclusivo di uniporto 37
38 38
39 proprietà: specificità, competizione, saturazione 39
40 trasporto attivo 40
41 trasporto attivo primario 41
42 42
43 43
44 44
45 trasporto attivo secondario 45
46 46
47 47
48 la digitossina per la cura dell insufficienza cardiaca 48
49 trasporto trans-epiteliale collegamenti meccanici: giunzioni aderenti desmosomi emodesmosomi collegamenti funzionali: giunzioni comunicanti (gap junctions) giunzioni occludenti o strette (tight junctions) 49
50 50
51 51
52 epitelio che assorbe NaCl epitelio che secerne NaCl 52
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