Trasporto/ diffusione/osmosi 1
La membrana plasmatica è una struttura dinamica Si tratta di un doppio strato fosfolipidico con proteine integrate. La consistenza oleosa del doppio strato consente i movimenti laterali delle proteine lungo la membrana; per questo motivo, si parla di «modello a mosaico fluido». Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Foto al microscopio elettronico di una sezione della membrana cellulare di un globulo rosso
Le membrane cellulari sono semipermeabili Le membrane cellulari sono selettivamente permeabili, dette anche semipermeabili, in quanto permettono il passaggio solo di alcune sostanze e non di altre. 4
Le proteine integrate nella membrana plasmatica svolgono molte funzioni Le proteine integrali attraversano la membrana da parte a parte e ne determinano in larga misura le funzioni specifiche. Le proteine canale permettono alle molecole o agli ioni di attraversare la membrana; le proteine di trasporto assistono le sostanze nel passaggio. 5 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Le proteine integrate nella membrana plasmatica svolgono molte funzioni Le proteine di riconoscimento aiutano la cellula a riconoscere elementi estranei e a innescare le reazioni immunitarie. Le proteine recettrici sono dotate di un sito di legame che aggancia specifiche molecole segnale. 6 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Le proteine integrate nella membrana plasmatica svolgono molte funzioni Le proteine enzimatiche svolgono reazioni metaboliche. Le proteine di giunzione sono implicate nella formazione dei collegamenti tra cellule adiacenti, usati anche per la comunicazione intercellulare. 7 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
La membrana plasmatica regola gli scambi della cellula Alcune piccole molecole o ioni, come il diossido di carbonio (CO2), l ossigeno (O2), il glucosio (C6H12O6) e l acqua (H2O), attraversano la membrana per diffusione, un processo di trasporto passivo. La diffusione può essere di due tipi: diffusione semplice; diffusione facilitata. 8 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
La membrana plasmatica regola gli scambi della cellula 9
La membrana plasmatica regola gli scambi della cellula 10 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
La diffusione semplice attraverso le membrane non richiede energia Le molecole si spostano seguendo il loro gradiente di concentrazione; si muovono quindi da dove sono più concentrate a dove lo sono meno, fino a quando si raggiunge un equilibrio, cioè lo stato in cui le concentrazioni transmembrana sono identiche. 11 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
La diffusione facilitata richiede l intervento di una proteina di trasporto Alcune molecole non liposolubili attraversano la membrana grazie all intervento di una proteina di trasporto, che le aggancia e «assiste» il loro passaggio. La diffusione facilitata non richiede un dispendio di energia.. 12 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
La diffusione facilitata richiede l intervento di una proteina di trasporto 13
L osmosi può influenzare le dimensioni e la forma delle cellule Nell osmosi, l acqua si muove verso la soluzione a maggiore concentrazione finché le concentrazioni ai due lati della membrana sono identiche. 14
L osmosi può influenzare le dimensioni e la forma delle cellule Gli effetti dell osmosi nelle cellule animali e vegetali. Le cellule in soluzione isotonica non perdono né assumono acqua, quelle in soluzione ipotonica assumono acqua, quelle in soluzione ipertonica perdono acqua. 15 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
L osmosi può influenzare le dimensioni e la forma delle cellule 16
Il trasporto attivo richiede l intervento di energia e di una proteina di trasporto Il trasporto attivo permette il movimento di molecole contro il loro gradiente di concentrazione. Questo tipo di trasporto richiede il consumo di energia sotto forma di ATP e l intervento di specifiche proteine di trasporto, indicate con il nome di pompe. 17 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Il trasporto attivo richiede l intervento di energia e di una proteina di trasporto Un esempio di trasporto attivo è la pompa sodio-potassio (detta anche Na+/K+ ATPasi), presente in tutte le cellule animali, che pompa (si usa il verbo pompare, perché la cellula fa un lavoro, come quando si pompa l acqua contro un gradiente) contro i rispettivi gradienti di concentrazione tre ioni sodio fuori dalla cellula e fa entrare due ioni potassio. 18
L energia per il lavoro cellulare è fornita dall ATP ATP L ATP perde facilmente il terzo gruppo fosfato, poiché i prodotti della reazione di scissione sono più stabili della molecola di partenza. ATP IL CICLO DELL ATP ADP ADP+ P Si tratta di una reazione esoergonica (che libera energia). La reazione opposta, di produzione dell ATP a partire dall ADP e un gruppo fosfato, è detta endoergonica e avviene soltanto con un rifornimento di energia. 19 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Il trasporto attivo richiede l intervento di energia e di una proteina di trasporto 20
Il trasporto di macromolecole implica l intervento di vescicole Molte sostanze importanti per la vita sono macromolecole. Queste particelle sono di dimensioni troppo grosse per passare direttamente attraverso la membrana; vengono quindi inglobate nella cellula in una vescicola, con un processo definito endocitosi. Quando materiali come gli enzimi o gli ormoni vengono invece secreti dalla cellula, grazie alla formazione di vescicole che riversano il loro contenuto all esterno, si parla di esocitosi. 21 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Il trasporto di macromolecole implica l intervento di vescicole L endocitosi comprende la fagocitosi, la pinocitosi(la cellula ingloba goccioline di liquido) e l endocitosi mediata da recettore. Quest ultimo è un processo estremamente specifico, perché consente di incorporare solo quelle sostanze (dette ligandi, ad es., ormoni, fattori di crescita, enzimi, ecc.) che si legano a specifici recettori della membrana plasmatica. Un esempio è il meccanismo con cui le cellule assumono colesterolo che circola nel sangue sotto forma di LDL (lipoproteine a bassa densità). 22 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012
Il trasporto di macromolecole implica l intervento di vescicole 23
Il trasporto di macromolecole implica l intervento di vescicole
Fagocitosi Nel nostro corpo, la fagocitosi è effettuata generalmente solo da cellule dette fagociti (leucociti neutrofili del sangue e macrofagi, i cosiddetti spazzini del sangue) ed ha funzione di difesa contro organismi invasori.
Fagocitosi Tre tipi di endocitosi: A. fagocitosi B. pinocitosi C. endocitosi mediata da recettori
Alcune malattie dipendono dal malfunzionamento della membrana Difetti di funzionamento della membrana plasmatica possono causare malattie anche molto diffuse, come: il diabete di tipo 2; la cecità ai colori; la fibrosi cistica. La fibrosi cistica è dovuta a un gene difettoso, chiamato FC, e alla proteina canale FC associata. 27