Endoplasmic reticulum Plasma membrane Nucleus Golgi apparatus Ribosome Mitochondrion Lysosome
Funzioni 1- Compartimentazione 2- Localizzazione per attività biochimiche 3- Barriera selettiva 4- Trasporto di soluti 5- Risposta a segnali esterni 6- Interazioni fra cellule 7- Produzione d energia
Modello a mosaico fluido
Basic Model of Membrane Structure Singer and Nicolson (1972) Fluid mosaic model Lipids are fluid, i.e. free to move in two dimensions. lateral diffusion (10 7 /sec), rotate, flex, bob, flip-flop 70-80% of membrane proteins are integral; rest peripheral.
Il rapporto quantitativo tra proteine e lipidi è molto variabile tra i diversi tipi di membrane, ed è associato alle loro proprietà funzionali
Le membrane più ricche di proteine risultano molto permeabili comunicazione (membrana mitocodriale esterna) Le membrane più ricche di lipidi isolamento (guaina mielinica delle fibre nervose)
Colesterolo
Ruolo stabilizzatore del Colesterolo Diminuisce la fluidità della membrana a temperature elevate poiché si intercala con i suoi anelli rigidi Aumenta la fluidità a basse temperature perché impedisce che le catene idrocarburiche dei fosfolipidi si assestino adeguatamente quando la temperatura si abbassa riducendo la tendenza alla gelificazione
La fluidità dipende: Dalla lunghezza delle catene di acido grasso Presenza di doppi legami Presenza di colesterolo
La fluidità è tanto maggiore quanto più numerose sono le catene lipidiche corte ed insature, in quanto hanno minori possibilità di contrarre tra loro interazioni idrofobiche
Diversity of Membrane Lipids
Zattera lipidica: RAFT La membrana non è del tutto uguale per tutta la sua lunghezza. In certe regioni vi sono altre componenti definite zattere lipidiche, regioni ove si accumulano particolari proteine e lipidi per cui presentano uno spessore maggiore, si concentrano in particolare : colesterolo,sfingolipidi, particolari proteine della membrana
1 singola α elica 2 multiple α elica 3 foglietto β arrotolato 4 ancorata alla superficie citosolica da un α elica 5 ancorata mediante un lipide 6 ancorata mediante un oligosaccaride 7 e 8 ancorate ad altre proteine
Le proteine transmembrana, come i fosfolipidi sono molecole anfipatiche. Gli aminoacidi idrofobici sono segnati in verde ed in giallo
Le proteine di membrana sono mobili ma esistono dei limiti alla loro mobilità. Regioni ben definite della cellula presentano funzioni diverse in quanto sono caratterizzate da proteine diverse
Ci sono meccanismi che controllano la mobilità delle proteine (complessi giunzionali, elementi del citoscheletro)
I carboidrati entrano nella composizione delle membrane in percentuale limitata (3-8%). Essi sono in genere costituiti da oligosaccaridi associati a proteine, formando le glicoproteine, oppure a lipidi, formando i glicolipidi. E possibile tuttavia riscontrare anche catene polisaccaridiche associate alle proteine per formare i proteoglicani integrali di membrana. La componente carboidratica si trova sempre localizzata dal lato extracitoplasmatico della membrana e va a costituire il cosidetto rivestimento cellulare o glicocalice. I glicolipidi e le glicoproteine di membrana possono funzionare come antigeni (ad esempio i determinanti dei gruppi sanguigni ABO), oppure come recettori per i diversi tipi di molecole segnale.
Tutti gli elementi della membrana sono in costante turnover! Le proteine vengono continuamente sintetizzate dal RER, i lipidi dal REL ed gli zuccheri dal RER e Golgi
Diffusione semplice Diffusione attraverso i pori Diffusione Facilitata Trasporto Attivo Trasporto Attraverso vescicole
Trasporto passivo o diffusione Non si ha consumo di energia perché segue le leggi della diffusione Richiede l esistenza di un gradiente elettrochimico Avviene sempre dal versante a maggiore concentrazione verso quello di concentrazione minore Trasporto attivo Si ha consumo di energia Avviene contro il gradiente di concentrazione Avviene sempre attraverso proteine di membrana specializzate permeasi o pompe
Diffusione semplice Attraverso il doppio strato lipidico Attraverso proteine canale Diffusione facilitata Attraverso proteine canale Attraverso proteine vettrici carrier
OSMOSI Trasporto passivo di H 2 O attraverso la membrana plasmatica
Diffusione facilitata e diffusione semplice
Il cambiamento di conformazione può mediare il trasporto passivo
Uniporto Trasporto accoppiato
Pompa sodio-potassio
Trasporto accoppiato sodio-glucosio
La differente distribuzione delle proteine conferisce specifiche caratteristiche funzionali
Trasporto transcellulare del glucosio
LISOSOMI
Tre modalità di trasporto attivo
Esocitosi
Endocitosi
Esocitosi Endocitosi
Smistamento delle proteine nella cellula
Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare
Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare
Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare
Trasporto intracellulare di proteine
Trasporto attraverso i pori nucleari
Trasporto vescicolare
Secrezione Costitutiva e Secrezione Regolata