Caratteristiche delle membrane biologiche

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1 Membrane Biologiche Caratteristiche delle membrane biologiche 1. Le membrane sono strutture a foglio che formano setti di separazione tra compartimenti con composizione diversa tra loro. 2. Sono costituite principalmente da lipidi e proteine (1:4-4:1); contengono carboidrati legati sia ai lipidi che alle proteine. 3. I lipidi sono molecole relativamente piccole e formano spontaneamente strati bimolecolari in mezzo acquoso. Costituiscono una barriera che impedisce il flusso di molecole grandi polari neutre e ioni. 4. Proteine specifiche mediano funzioni caratteristiche della membrana in cui si trovano. 5. Le membrane sono aggregati non-covalenti fluidi. 1

2 Proprietà dei fosfolipidi Proteine di membrana 2

3 Permeabilità del doppio strato lipidico Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Coefficiente di permeabilità Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ Caratteristiche del trasporto attraverso doppio strato lipidico 3

4 Meccanismi di trasporto attraverso le membrane 1. Diffusione semplice: richiede gradiente di concentrazione 2. Diffusione facilitata: richiede gradiente di concentrazione e trasportatori 3. Trasporto attivo: richiede energia e una pompa a) primario b) secondario 4. Endocitosi: richiede stimolo + energia 5. Esocitosi: richiede stimolo + energia 6. Fagocitosi: richiede stimolo + energia Diffusione semplice 4

5 Permeabilità del doppio strato lipidico Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Coefficiente di permeabilità Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ Diffusione facilitata: trasportatori L entità della diffusione dipende dal numero dei trasportatori (fattore limitante) Necessità di un gradiente di concentrazione. Al raggiungimento dell equilibrio la diffusione si arresta 5

6 Trasporto del glucosio Il doppio strato lipidico è per lo più impermeabile agli ioni Idrofobiche O 2, CO 2, N 2 Piccole, polari, neutre H 2 O, Urea, glicerolo Grandi, polari neutre Glucosio, saccarosio Ioni H +, Na +, HCO 3-, K + Ca 2+, Cl -, Mg 2+ 6

7 Gli ioni diffondono attraverso i canali Costituiscono un poro nella membrana che permette il passaggio di ioni, cioè trasferimento di cariche. I canali sono selettivi. I canali possono essere non regolati o regolati. Canali regolati 1. Voltaggio-dipendenti 2. Chemio-dipendenti 3. Meccano-dipendenti 7

8 Trasportatori proteici: co-trasporto 8

9 Sinporto sodio-glucosio: trasporto attivo secondario POMPE: trasporto attivo primario contro gradiente 9

10 FAGOCITOSI Meccanismo utilizzato dai fagociti per distruggere agenti infettanti quali batteri e altre particelle estranee 10

11 Endocitosi mediata da recettore e esocitosi TRASPORTO TRANS-EPITELIALE 11

12 Transcitosi: endotelio capillare La permeabilità selettiva delle membrane biologiche da origine a compartimenti (intracellulare e extracellulare) chimicamente e elettricamente differenti (disequilibrio chimico), ma con la stessa concentrazione totale di soluti. mm Na + K + Cl - HCO - 3 grandi anioni proteine Liquido intracellulare Liquido extracellulare Le cellule viventi utilizzano energia per mantenere il disequilibrio chimico, ma sono in equilibrio osmotico (cioè l acqua è distribuita omogeneamente) 12

13 Diffusione dell acqua: pressione osmotica L acqua è il solvente per tutta lamateriaviventeesisposta liberamente tra le cellule e il liquido extracellulare Volumi dei vari compartimenti per un uomo di 70 Kg (25 anni) 60% del peso corporeo è dovuto all acqua Concentrazione di una soluzione Quantità di soluto per unità di volume o di peso della soluzione o del solvente Mole = 6,02 X atomi, ioni o molecole di sostanza Peso di una mole = peso molecolare della sostanza espresso in grammi Molarità = numero di moli/litro di soluzione Equivalenti = molarità dello ione X numero di cariche Molarità = numero di molecole/litro Osmolarità = numero di particelle/litro Esempio: 1M NaCl = 58,5g/litro = 2 OsM 1M glucosio = 180g/litro =1 OsM 13

14 Tonicità: dipende dalla concentrazione dei soluti non diffusibili Equilibrio osmotico 14