Membrane biologiche! Le membrane sono: Resistenti ma flessibili (es durante crescita; ameba) Autosigillanti (esocitosi; endocitosi) Selettivamente permeabili (trasporto di membrana) Composizione ed architettura delle membrane biologiche! Ogni tipo di membrana ha una caratteristica composizione in lipidi e proteine (mielina; membrana esterna ed interna dei mitocondri) Tutte le membrane biologiche hanno delle proprietà comuni (modello a mosaico fluido) 1!
Modello a mosaico fluido! Composizione ed architettura delle membrane biologiche! Il doppio strato lipidico è l elemento strutturale di base delle membrane 2!
Composizione ed architettura delle membrane biologiche! Nelle membrane si possono riconoscere tre tipi di proteine, che differiscono nel modo in cui sono associate ad esse Proteine integrali di membrana Proteine periferiche Proteine anfitropiche (si trovano sia ne citosol che in associazione con le membrane) 3!
Proteine di membrana! Molte proteine di membrana attraversano il doppio strato lipidico Alcune sono ancorate alle membrane grazie ai lipidi Esterno! Interno! Proteine di membrana! La topologia delle proteine integrali di membrana talvolta può essere prevista in base alla sequenza amminoacidica (indice idropatico; sliding window) 4!
Sliding window 19-21 transmembrane regions 9-11 globular proteins "! 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Window 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Window 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Window 3 Proteine di membrana! La topologia delle proteine integrali di membrana talvolta può essere prevista in base alla sequenza amminoacidica (indice idropatico; sliding window) 5!
Famiglia dei Trasportatori del Glucosio GluT- Proteine intriseche a 12 α-eliche transmembrana 6!
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Trasporto attraverso le membrane biologiche! Una qualunque sostanza può attraversare una membrana biologica?! Molecole! idrofobiche! Piccole molecole! prive di carica! O 2 ; CO 2 ; N 2! Benzene! HO 2 ; urea! glicerolo! Grosse molecole! polari prive di carica! glucosio! Ioni! H + ; Na + ; Ca 2+! 8!
Energia libera! -! -! -! -! -! -!! +! +" +" +" +" +! C 1! C 2! ΔG= RT ln C 2 /C 1! ΔG= RT ln C 2 /C 1 +zfδψ$ ΔG < 0! TRASPORTO! Diffusione passiva! Diffusione facilitata" (trasporto passivo)! Trasporto attivo (primario)! Trasporto attivo secondario! 9!
Diffusione Passiva! Non mediata da sistemi di trasporto! Molecole! idrofobiche! Piccole molecole! prive di carica! O 2 ; CO 2 ; N 2! Benzene! HO 2 ; urea! glicerolo! Grosse molecole! polari prive di carica! glucosio! Ioni! H + ; Na + ; Ca 2+! 10!
Diffusione facilitata" (trasporto passivo)! Mediata da sistemi di trasporto!! Vmax! 4!0! 3!0! 2!0! 1/2 Vmax! 1!0! D!i!f!f!u!s!i!o!n!e!!f!a!c!i!l!i!t!a!t!a! Diffusione passiva! 0! 0! Km! 5! 1!0! 1!5! 2!0! 2!5! C!o!n!c!e!n!t!r!a!z!i!o!n!e!!s!u!b!s!t!r!a!t!o! 11!
Diffusione facilitata" (trasporto passivo)! Proteine canale! (canali ionici porine)! Proteine di trasporto (carrier, traslocasi, permeasi)!! Caratteristiche generali!! Proteine intrinseche di membrana (generalmente ma non sempre α-eliche)! Trasporto a favore di gradiente di concentrazione ΔG<O! Uniporto Sinporto Antiporto! Numero di tournover! 12!
Caratteristiche dei canali ionici! Uniporti ΔG= RT ln C 2 /C 1 +zfδψ! Selettività ionica! Alto tournover! Regolati:! Dal voltaggio! Meccanicamente! Da ligandi! Fosforilazione defosforilazione! 13!
Caratteristiche delle proteine di trasporto (carrier etc.)! Proteine di trasporto dellle membrane! Neutri / elettrogenici! Uniporti ΔG= RT ln C 2 /C 1 +zfδψ$ Sinporti - Antiporti Somma di ΔG! Selettivi! Basso tournover! Meccanismo di trasporto :Ping-pong/Sequenziale! 14!
Trasporto attivo! Proteine intrinseche di membrana! Uniporti - Antiporti - Sinporti! Selettivi Basso tournover! Trasporto contro gradiente di concentrazione! Trasporto attivo PRIMARIO e SECONDARIO! 15!
Il suo ΔG è quindi positivo?! Trasporto attivo primario! 16!
Trasporto attivo secondario! Proteine di trasporto! Contro gradiente di concentrazione! Sinporti - Antiporti! Accoppiati ad un trasporto di tipo attivo! Ione cotrasportato: generalmente Na +! Trasporto attivo secondario! 17!
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