Appunti di Fisiologia

2. PROTEINE TRASPORTATRICI O CARRIER

Trasportano molecole organiche (glucosio e AA) che sono troppo grandi per essere traportati dalle

proteine canale.

Si legano a molecole specifiche, sono in grado di discriminare tra molecole molto simili; possono

essere classificate in:

a. Carrier uniporto: trasportano solo un tipo di substrato (sono in grado di riconoscere un

solo tipo di substrato o molecola specifica);

b. Carrier simporto: spostano due o più substrati nella stessa direzione attraverso la

membrana;

c. Carrier antiporto: spostano substrati in direzioni opposte;

DIFFERENZE CARRIER CON CANALI:

a. Possono trasportare molecole più grandi di quelle trasportabili dai canali;

b. Possono trasportare anche contro gradiente di concentrazione (trasporto attivo, utilizzo di

ATP);

c. Durante il trasporto subiscono un cambio conformazionale che rende questo tipo di

trasporto più lento;

d. Non si crea mai una connessione diretta tra i compartimenti extracellulare e intracellulare.

TRASPORTI MEDIATI DA CARRIER

1. Diffusione facilitata mediata da carrier

2. Trasporto attivo primario

3. Trasporto attivo secondario

DIFFUSIONE FACILITATAàMEDIATA DA CARRIER

La diffusione facilitata coinvolge l'utilizzo di proteine specializzate chiamate

proteine carrier.

• non è necessaria una fonte di energia esterna per spostare le

molecole;

• non può trasportare contro gradiente di concentrazione;

• ha le stesse proprietà della diffusione semplice (non mediata):

• le molecole si muovono lungo il gradiente di concentrazione;

• il processo non richiede contributo di energia;

• il movimento netto si ferma all’equilibrio.

Nel glucosioà le cellule utilizzano trasportatori specifici, chiamati trasportatori del glucosio o

GLUT, per trasportare il glucosio attraverso la membrana. Questi trasportatori del glucosio sono

proteine transmembrana che si legano specificamente al glucosio, permettendo al glucosio di

attraversare la membrana cellulare, trasferendo, perciò, il glucosio attraverso la membrana

cellulare fino ad una zona di bassa concentrazione di glucosio all'interno della cellula.

Questo processo avviene fino a quando l'equilibrio tra la concentrazione di glucosio all'interno e

all'esterno della cellula viene raggiunto.

TRASPORTO ATTIVO:

• È necessaria una fonte di energia esterna per spostare le molecole;

• processo che sposta le molecole contro gradiente di concentrazione, perciò genera uno

stato di DISEQUILIBRIO;

• PRIMARIO (DIRETTO): l’energia necessaria a spingere le molecole deriva direttamente

dall’ATP;

• SECONDARIO (INDIRETTO): utilizza energia potenziale immagazzinata nel gradiente di

concentrazione di una molecola per spingere altre molecole contro il loro gradiente di

concentrazione.

TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO

I trasportatori sono noti come pompe ATPasi: enzimi che idrolizzano (processo chimico in cui una

sostanza viene scissa o decomposta mediante l'aggiunta di una molecola d'acqua) l’ATP ad ADP e

Pi, liberando nel processo energia utilizzabile.

POMPA Na+-K+ o Na+-K+ ATPasi:

La pompa Na+-K+ o Na+-K+ ATPasi è una proteina di trasporto attivo primario che si trova nelle

membrane cellulari di molti tipi

di cellule. La sua funzione

principale è quella di

trasportare ioni sodio (Na+) e

potassio (K+) attraverso la

membrana cellulare,

mantenendo così una differenza

di concentrazione di questi ioni

tra l'interno e l'esterno della

cellula.

La pompa utilizza energia sotto

forma di ATP (adenosina

trifosfato) per spostare tre ioni

sodio fuori dalla cellula e due

ioni potassio all'interno della

cellula. Questo processo avviene contro un gradiente di concentrazione, quindi richiede energia.

La pompa Na+-K+ ATPasi è importante per molte funzioni cellulari, come il mantenimento del

potenziale di membrana e la regolazione del volume cellulare.

TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO

Usano l’energia cinetica di una molecola che si muove lungo il suo gradiente di concentrazione per

spingere altre molecole contro il loro gradiente di concentrazione;

Possono andare nella stessa direzione (SIMPORTO) o in direzione opposta (ANTIPORTO);

Es: TRASPORTATORE ATTIVO SECONDARIO Na+-glucosio (SGLUT): l’energia dell’ATP utilizzata dalla

pompa Na+-K+ viene immagazzinata nei gradienti di concentrazione ionici, usati poi da SGLUT.

PROPRIETÀ DEL TRASPORTO MEDIATO DA CARRIER

1. Specificità: capacità di un carrier di trasportare solo una molecola o un gruppo di molecole

strettamente correlate (es. trasportatore GLUT – specifico per zuccheri a 6 atomi di

carbonio e non disaccaridi, Saccarosio).

2. Presenta competizione tra molecole simili

3. Presenta inibizione da molecole non simili, ovvero alcuni composti o molecole, che non

sono strutturalmente simili al substrato trasportato dal carrier, possono interagire con il

carrier stesso e inibire il processo di trasporto.

4. Presenta cinetica di saturazione.

2. COMPETIZIONEà Un trasportatore può trasportare parecchi membri di un gruppo di substrati

simili, ma quei substrati competeranno l’uno con l’altro per i siti di legame sul trasportatore.

Ad esempio, il trasportatore GLUT ha preferenza per uno o più zuccheri a sei atomi di carbonio;

In questo caso, il galattosio compete per i siti di legame sui trasportatori GLUT e spiazza

alcune molecole di glucosio la velocità di trasporto di glucosio diminuisce (a parità di

concentrazione di glucosio).

3. SATURAZIONEà La saturazione del trasporto mediato da carrier si verifica quando la

concentrazione del substrato trasportato raggiunge un valore tale che tutti i siti di legame del

carrier sono occupati e non ci sono più carrier disponibili per il trasporto del substrato. In questo

stato, la velocità di trasporto del substrato si stabilizza a un valore massimo.

Le cellule possono aumentare la velocità di trasporto ed evitare la saturazione aumentando il

numero di carrier nella membrana.

ENDOCITOSI & ESOCITOSI (3)

- Nella diffusione (semplice o facilitata) e nel trasporto mediato da carrier, le molecole e gli ioni

attraversano la membrana plasmatica;

- Materiali di maggiori dimensioni come lipoproteine, vitamine o persino cellule intere, devono

poter entrare ed uscire dalle cellule;

- Tale lavoro richiede un dispendio di energia diretto, come il trasporto attivo.

ENDOCITOSI (molecole più piccole) mediata da recettori

1. Richiede energia (ATP);

2. Altamente selettiva: solo specifiche molecole entrano nella cellula;

3. Fossette rivestite (clatrina) sul lato citoplasmatico;

4. Il complesso recettore-ligando migra lungo la superficie cellulare finché non incontra una

fossetta rivestita;

5. Alla fine del processo la membrana viene RICICLATA.

L'endocitosi è un processo di trasporto attivo delle cellule che consente l'internalizzazione di

materiale dall'ambiente extracellulare. In questo processo, la membrana plasmatica della cellula

forma delle invaginazioni chiamate vescicole, che si fondono con la membrana per trasferire il

materiale all'interno della cellula.

Alcuni virus riescono ad entrare nella cellula sfruttando questo meccanismo. es: virus influenzali o

HIV che si legano ai recettori di membrana normalmente designati ad avviare l’internalizzazione.

a. Pinocitosi; è una tipologia di endocitosi nella quale viene internalizzata, non

selettivamente, una goccia di liquido extracellulare; perciò, la membrana si invagina

formando una tasca che contiene una piccola quantità di liquido extracellulare. La

membrana poi si salda alla superficie della tasca, intrappolando il contenuto in una piccola

vescicola intracellulare;

Funzioni:

1. portare liquido extracellulare in cellula;

2. mezzo per eliminare la membrana plasmatica in eccesso che è stata aggiunta alla

superficie cellulare durante l’esocitosi.

b. La fagocitosi è un tipo di endocitosi, ovvero un processo mediante il quale una cellula

ingloba particelle o molecole dall'ambiente esterno.

La fagocitosi è un processo attraverso il quale le cellule del sistema immunitario, chiamate

fagociti, inglobano e distruggono batteri, virus, cellule morte o altre sostanze estranee

all'organismo.

In pratica, i fagociti si spostano verso la sostanza estranea e la circondano, formando una

sorta di sacca chiamata fagosoma. Una volta che la sostanza è all'interno del fagosoma, i

fagociti la degradano con enzimi digestivi.

La fagocitosi è un processo importante per proteggere l'organismo dalle infezioni e dalle

sostanze dannose, ed è uno dei meccanismi principali del sistema immunitario innato.

ESOCITOSI

-Processo opposto alla endocitosi;

- Le cellule espellono prodotti di scarto o particolari prodotti di secrezione mediante la fusione di

vescicole con la membrana plasmatica;

- Determina l’incorporazione della membrana della vescicola secretoria nella membrana

plasmatica.

È il meccanismo di accrescimento primario della membrana plasmatica.

DIFFERENZE ENDOCITOSI ED ESOCITOSI

ENDOCITOSI

- Richiede energia (ATP);

- Fossette rivestite (clatrina) sul lato citoplasmatico;

- Il complesso recettore-ligando migra lungo la superficie cellulare finche’ non incontra una

fossetta rivestita;

- Alla fine del processo la membrana viene RICICLATA.

ESOCITOSI

- Richiede energia (ATP);

- Processo inverso all’endocitosi;

- Vescicole intracellulari si muovono verso la membrana cellulare, si fondono con essa e rilasciano

il loro contenuto nel LEC;

- FUNZIONE: esportare grandi molecole lipofobiche e per eliminare gli scarti della digestione

intracellulare.

Differenze FAGOCITOSI/ENDOCITOSI

1. Nell’endocitosi la superficie della membrana forma un incavo piuttosto che protrudere verso

l’esterno;

2. Le vescicole che si formano con l’endocitosi sono molto più piccole;

3. L’endocitosi è costitutiva cioè una funzione cellulare che avviene sempre, mentre la fagocitosi

deve essere stimolata dalla presenza di una sostanza da ingerire.

MOVIMENTO D’H2O E SOLUTO QUANDO UNA MEMBRANA SEPARA SOLUZIONI A

CONCENTRAZIONE DIVERSA DI UN SOLUTO PERMEANTE

Il soluto si muove secondo gradiente di concentrazione in direzione opposta rispetto al

movimento netto dell’acqua;

▪ Il movimento netto continua fino all’equilibrio concentrazione di H2O e soluto uguale nei due

compartimenti;

▪ Il volume finale è uguale al volume iniziale

I soluti che possono permeare la membrana plasmatica non contribuiscono alle differenze

osmotiche tra il liquido intracellulare ed extracellulare e non influenzano il volume della cellula.

MOVIMENTO D’H2O E SOLUTO QUANDO UNA MEMB