Cellula eucariote vegetale, approfondimento membrana plasmatica, trasporti

MEMBRANA

Le proteine di membrana che andranno a formare la superficie interna della membrana plasmatica sono prodotte dai ribosomi liberi e si muovono verso la membrana attraverso il citoplasma. (Proteine periferiche)

Le proteine di membrana associate alla superficie esterna della cellula vengono prodotte come proteine destinate ad essere asportate dalla cellula. (Periferiche)

Queste proteine vengono inizialmente formate dai ribosomi associati al RER e poi passano attraverso la membrana dove, in seguito all'aggiunta di zuccheri (glicosilazione), diventano GLICOPROTEINE. (Soltanto una porzione di queste proteine passa attraverso la membrana del RE mentre altre rimangono nel citosol.)

Nel complesso di Golgi, la glicoproteina è modificata ulteriormente e impacchettata in una vescicola di trasporto per essere indirizzata verso la membrana plasmatica.

La vescicola di trasporto si fonde con la membrana plasmatica, e la catena dei carboidrati appartenente al glicolipide si proietta.

all'esterno- Le due principali classi di proteine di membrana sono quelle INTEGRALI e PERIFERICHE e si distinguono in base al modo in cui sono associate al doppio strato lipidico.

1. LE PROTEINE DI MEMBRANA INTEGRALI/TRANSMEMBRANA sono strettamente legate alla membrana e possono essere rilasciate solo in seguito a distruzione del doppio strato ad opera di detergenti.
   • Queste proteine sono anfipatiche: le loro regioni idrofiliche si estendono fuori dalla cellula o nel citoplasma, mentre le regioni idrofobiche interagiscono con le code dei fosfolipidi di membrana.
   • Alcune proteine di membrana non si estendono completamente attraverso la membrana. Molte altre invece, dette proteine TRANSMEMBRANA, si estendono completamente attraverso la membrana (sono idrofobiche).
   • Il tipo più comune di proteina transmembrana è un'α-elica con le sue catene idrofobiche che fuoriescono dall'elica nella regione idrofobica del doppio strato (dominio transmembrana).

Alcune proteine

Le proteine di membrana svolgono diverse funzioni all'interno delle cellule. Una delle loro principali funzioni è quella di trasportare sostanze attraverso la membrana. Queste proteine, chiamate proteine di trasporto, possono facilitare il passaggio di molecole idrofile o cariche attraverso la membrana. Ad esempio, le proteine canale formano pori attraverso i quali possono passare acqua e altre sostanze. Le proteine di trasporto possono essere selettive, cioè possono permettere il passaggio solo di specifiche molecole o ioni. 2 FUNZIONE DI RICONOSCIMENTO E COMUNICAZIONE Le proteine di membrana possono anche svolgere una funzione di riconoscimento e comunicazione. Queste proteine, chiamate recettori, possono legarsi a specifiche molecole segnale presenti nell'ambiente esterno della cellula. Una volta legate alla molecola segnale, le proteine recettori possono attivare una cascata di segnali all'interno della cellula, che porta a una risposta specifica. Questa funzione è fondamentale per il corretto funzionamento delle cellule e per la comunicazione tra di loro. 3 FUNZIONE STRUTTURALE Alcune proteine di membrana svolgono una funzione strutturale, contribuendo a mantenere l'integrità della membrana e a conferirle stabilità. Queste proteine, chiamate proteine strutturali, possono formare complessi proteici che sostengono la membrana e le conferiscono resistenza meccanica. Inoltre, le proteine strutturali possono essere coinvolte nella formazione di giunzioni cellulari, che permettono alle cellule di aderire tra di loro e di formare tessuti e organi. 4 FUNZIONE ENZIMATICA Alcune proteine di membrana possono svolgere una funzione enzimatica, catalizzando reazioni chimiche all'interno della cellula. Queste proteine, chiamate enzimi di membrana, possono essere coinvolte in diverse vie metaboliche e possono contribuire alla produzione di energia o alla sintesi di molecole importanti per la cellula. In conclusione, le proteine di membrana svolgono diverse funzioni all'interno delle cellule, tra cui il trasporto di sostanze, il riconoscimento e la comunicazione, la funzione strutturale e la funzione enzimatica. Queste proteine sono fondamentali per il corretto funzionamento delle cellule e per il mantenimento dell'omeostasi cellulare.

alcune proteine creano canali che permettono il passaggio di ioni o molecole, (Trasporto passivo)- altre creano pompe che sfruttano l'ATP per trasportare i soluti attraverso la membrana (pompa sodio potassio)(Trasporto attivo)

2 FUNZIONE DI ANCORAGGIO - alcune proteine come le integrine creano un collegamento tra l'interno e l'esterno delle cellule- fungono anche da recettori, o siti di ancoraggio per le proteine della matrice extracellulare

3 FUNZIONE DI RECETTORI- alcuni recettori legano il ligando cioè molecole segnale, come gli ormoni, neurotrasmettitori. Il recettore produce un secondo messaggero che agisce su diversi distretti cellulari, quest'ultimo attiva molecole intermedie che a loro volta attivano o spengono alcune vie metaboliche. (Trasduzione del segnale)

4 FUNZIONE ENZIMATICA- molti enzimi legati alla membrana catalizzano reazioni che avvengono all'interno o sulla superficie della membrana

5 FUNZIONE DI RICONOSCIMENTO- alcune glicoproteine situate sulla

membrana fungono da marcatori di identificazione, ad esempio le cellule batteriche posseggono glicoproteine (Antigeni) che vengono riconosciuti come estranei dalle cellule umane, ciò attiva il sistema immunitario.

FUNZIONE DI CONNESSIONE CELLULA-CELLULA- alcune proteine fungono da giunzioni tra cellule, e permettono l'adesione di membrane di cellule adiacenti.

CHI ATTRAVERSA LA MEMBRANA- le membrane sono permeabili alle piccole molecole apolari, idrofobiche, lipidiche, ad esempio ai gas come l'ossigeno e l'anidride carbonica che sono molecole apolari. Le molecole di acqua hanno bisogno delle acqua porine per attraversare la membrana perché sono polari. La membrana non è permeabile agli ioni e alla maggior parte delle molecole polari di grandi dimensioni. Gli ioni sono importanti nella segnalazione cellulare come la contrazione muscolare che dipendono dai cambiamenti di concentrazione degli ioni calcio. Anche il glucosio e gli aminoacidi hanno bisogno di.

trasportatori

PROTEINE CHE PERMETTONO IL TRASPORTO

PROTEINE CARRIER:

• ditte anche trasportatori, legano lo ione o la molecola al sito attivo e subiscono cambiamenti conformazionali durante il trasferimento della molecola attraverso la membrana.
• Fanno entrare o uscire dalla membrana grandi molecole come il glucosio (Che ha un carrier specifico, il glut 4, al quale si lega per affinità)
• La proteina carrier diffonde secondo gradiente (Da dove c'è alta concentrazione, dove c'è bassa concentrazione)

Le due forme di trasporto mediato da carrier sono:

1. trasporto attivo: con ATP, ad esempio la pompa sodio potassio che sono trasportatori ABC quest'ultima fa entrare il sodio e fa uscire il potassio e viceversa, a questo punto si crea una differenza di potenziale perché la cellula diventa positiva all'interno è negativa all'esterno
2. ed il trasporto passivo: senza ATP ad esempio il glucosio (sfrutta la concentrazione di sodio per

entrare).- Ogni molecola ha un Carrier specifico, ad esempio gli enterociti hanno molte proteine trasportatrici perché è il luogo dove avviene l'assorbimento (sui microvilli) delle macro molecole che per essere assorbite devono essere trasportati da specifici Carrier2 2

PROTEINE CANALE- formano dei tunnel, detti PORI, attraverso la membrana.- Molti di questi canali sono controllati, il che significa che possono essere aperti e chiusi.- Le cellule regolano il passaggio dei materiali attraverso i canali aprendoli e chiudendoli in risposta a variazioni elettriche (depolarizzazioni di membrana), stimoli chimici (ligando, esempio il neurone motore rilascia acetil colina nella placca neuromuscolare, questa si lega al suo recettore che avrà a sua volta il ligando e dentro la cellula entra sodio) o sollecitazioni meccaniche.- L'acqua (acqua porine) e determinati tipi di ioni (canali ionici) sono trasportati attraverso canali.- Non posso utilizzare le proteine canale per

far entrare le grandi molecole perché altrimenti entrerebbero anche quelle piccole

TRASPORTO PASSIVO- Il trasporto passivo non richiede un dispendio di energia metabolica da parte della cellula.- Molti ioni e molecole di piccole dimensioni attraversano le membrane per diffusione. (DIFFUSIONE= PASSAGGIO DEL SOLUTO)- Esistono due tipi di diffusione:-la diffusione semplice (secondo gradiente, spontaneo, no energia) la ediffusione facilitata (secondo gradiente, no energia, grazie a proteine di trasporto)- DIFFUSIONE SEMPLICE:- le molecole si distribuiscono omogeneamente, occupando tutto lo spazio a disposizione- In acqua calda lo zucchero assorbe energia termica e si scioglie meglio- Con la diffusione semplice passa O2 e CO2- Nell'arteria c'è alta concentrazione di O2, questo si stacca dagli eritrociti e diffonde in tutti i tessuti dove c'è passa concentrazione di O2.- Un tipo di diffusione semplice è L'OSMOSI (osmosi=passaggio del solvente):

Il movimento netto di acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile da una regione a concentrazione maggiore a una regione a concentrazione minore è chiamato osmosi.

Il principio su cui si basa l'osmosi può essere dimostrato utilizzando un tubo a U. Il tubo a U è diviso in due parti da una membrana selettivamente permeabile attraverso la quale possono passare le molecole di solvente, ma non quelle di soluto. Da un lato del tubo viene posta una soluzione acqua/soluto, mentre dall'altro lato viene messa acqua distillata. Nella parte che contiene il soluto disciolto in acqua si ha una concentrazione effettiva di acqua più bassa rispetto alla parte che contiene l'acqua distillata. Ciò accade perché le particelle di soluto, che sono cariche (ioniche) o polari, interagiscono con le cariche elettriche parziali delle molecole polari dell'acqua. Molte delle molecole di acqua si legano al soluto e pertanto non sono più libere di diffondere attraverso la membrana.

A causa della differenza di concentrazione dell'acqua, si verifica un movimento netto di molecole di acqua dalla parte contenente acqua pura verso quella contenente acqua/soluto. Ne risulta che il livello del fluido cala dalla parte dell'acqua pura e aumenta dalla parte acqua/soluto. Si definisce PRESSIONE OSMOTICA la pressione che deve essere esercitata sul lato di una membrana selettivamente permeabile contenente la concentrazione maggiore di soluto per impedire la diffusione dell'acqua (per osmosi). Il PARAMECIO (vive nelle pozzanghere ed è IPERTONICO rispetto all'ambiente) e altri protozoi regolano la loro pressione osmotica, perché presentano un vacuolo contrattile. L'acqua tende ad entrare e loro con il vacuolo pompano l'acqua assorbita. Tale processo richiede energia.

SOLUZIONI ISOTONICHE - Nel compartimento fluido di tutte le cellule viventi si trovano sali, zuccheri e altre sostanze che conferiscono al citosol una certa pressione osmotica.

Se una cellula viene immersa in un fluido avente la stessa pressione osmotica, non vi è alcun movimento netto di molecole di acqua (perché le molecole di H2O entrano ed escono in uguale quantità) in nessuna delle due direzioni: la cellula non raggrinzisce né si gonfia. Si dice che il fluido esterno è isotonico (cioè ha la stessa concentrazione di soluti) rispetto al fluido cellulare. Generalmente, il plasma umano (il fluido che costituisce il sangue) e tutti i nostri fluidi corporei sono isotonici rispetto alle cellule che compongono il corpo.