Citologia

La pompa sodio-potassio

La pompa sodio-potassio permette il movimento di tali ioni da zone a minore concentrazione a zone a maggiore concentrazione con dispendio di energia. Il sodio è più concentrato nell'ambiente extracellulare a differenza del potassio che è presente in maggiore quantità all'interno della cellula (gli ioni sodio nell'ambiente extracellulare sono circa 150 millimolare, contro i 15 millimola dell'ambiente intracellulare. Il potassio è più concentrato nella cellula, e ne viene portato sempre di più dentro).

Esaminiamo il legame tra il sodio e la pompa proteica: La pompa, la quale presenta un'elevata affinità sia per l'uno che per l'altro, presenta 3 siti di legame per il sodio. Nel momento in cui essa lega tre molecole di sodio che si trovano all'interno della cellula, l'enzima chinasi idrolizza l'ATP e sfrutta il fosfato gamma (quello che registra maggiore.

energia) ottenuto per legarlo in maniera covalente alla proteina, a questo punto avviene la FOSFORLAZIONE della pompa, che induce al cambio di conformazione della pompa. Vi è, dunque, scombussolamento: il fosfato è carico negativamente, e la proteina cambia conformazione. Perciò la proteina è costretta ad aprirsi sulla matrice extracellulare (verso l'interno) rilasciando il proprio contenuto (quindi gli ioni sodio si liberano all'esterno contro gradiente, è andato a finire dove è di più). A questo punto la pompa offre all'ambiente extracellulare due siti affini per il potassio (che è più concentrato dentro la cellula che fuori); una volta carichi, l'enzima fosfatasi rimuove il fosfato legato precedentemente alla proteina dalla chinasi, cosicché la pompa cambi nuovamente conformazione, riassumendo quella assunta precedentemente e rilasci il suo contenuto all'interno della cellula alla qualeoffrirà tre siti per il sodio che verrà rilasciato esternamente grazie all'idrolisi di un'altramolecola di ATP (il potassio entra nella cellula contro gradiente di concentrazione perché gli ioni potassio si uniranno ad altri ioni potassio). CITOLOGIA NONA LEZIONE La membrana plasmatica è polarizzata e presenta una maggiore quantità di cariche negative intracellulari. Questa differenza di carica elettrica tra l'interno e l'esterno della membrana viene chiamata POTENZIALE DI MEMBRANA. Ai lati delle membrane biologiche noi troviamo la distribuzione diversa di ioni, quindi di calcio. La membrana plasmatica, dunque, è polarizzata perché presenta entrambe le cariche, e per precisione il versante interno della membrana (quello rivolto verso il citoplasma) è carico negativamente, mentre quello esterno positivamente. Questa differenza di potenziale ha una valore che è -70 millivolt. Non tutte le cellule hanno questadunque sempre aperti e permettono al potassio di uscire dalla cellula. Questo fa sì che all'interno della cellula ci sia una maggiore concentrazione di cariche negative rispetto all'esterno, generando così un potenziale negativo. Inoltre, la membrana cellulare è permeabile anche ad altri ioni come il cloro e il calcio. La presenza di canali specifici per questi ioni contribuisce ulteriormente alla differenza di potenziale tra i due lati della membrana. In sintesi, il potenziale di membrana è generato principalmente dalla pompa sodio-potassio, che sposta attivamente ioni sodio e potassio attraverso la membrana, e dalla presenza di canali per il potassio sempre aperti. Questa distribuzione diversa di ioni crea una differenza di carica tra l'interno e l'esterno della cellula, generando così il potenziale di membrana.aperti.
Dov'è concentrato di più il potassio? Dentro, perché c'è la pompa sodio potassio.
Attraverso dei canali aperti il potassio come si muoverà? Da dentro a fuori, seguendo il gradiente. Questo contribuisce a far abbassare il potenziale di membrana all'interno della cellula. Esistono anche canali per il sodio, ma sono chiusi in condizione di riposo. Sono canali soggetti ad un controllo. Il sodio non può rientrare dentro, il potassio entra ma in parte esce.
Perché le cariche possa stare bene nell'ambiente extracellulare ci deve essere un ione negativo che le trattiene lì, tanto è che il pH extra ed intra cellulare è più o meno neutro; le cariche si annullano.
Nell'ambiente extra-cellulare c'è una grande quantità di ioni cloro, tanto CL- che mantiene tutti questi ioni sodio.
Dall'altra parte da cosa vengono neutralizzate le cariche? Dalle proteine che hanno

tante cariche negative e possono legare e trattenere questi ioni positivi. Il potenziale di membrana è generato dalla pompa sodio potassio, ma è mantenuto dalla presenza di proteine anioniche dentro la cellule e dal fatto che nella membrana cellulare noi abbiamo soltanto i canali del potassio aperti, quelli del sodio sono chiusi (si aprono solo in determinate situazioni e per determinate cellule)

Il potenziale di membrana è stato determinato per la prima volta nell'assone dei neuroni del calamaro. Il potenziale di membrana è stato determinato per la prima volta in una cellula grande presente nel calamaro (invertebrato) questa cellula è un neurone che governano il movimento del calamaro. Sono neuroni di qualche millimetro.

Come si misura il potenziale? Si utilizza due elettrodi, uno viene posto nell'ambiente intra cellulare e nella soluzione extracellulare dove noi conserviamo la cellula. I neuroni sono delle cellule che presentano due parti: un corpo

Il neurone è costituito da un corpo cellulare con il nucleo e ramificazioni (dendriti) che fungono da punto di raccolta. Dall'altra parte c'è un prolungamento del corpo cellulare che funge da mezzo di comunicazione del neurone, raggiungendo altre cellule.

I canali di potassio sono stati identificati come aperti e non il canale del sodio grazie alla lettura di 70 millivolt. Se prendiamo un recipiente diviso in due da una membrana e mettiamo una certa concentrazione di ioni da entrambi i lati del contenitore, ad esempio 15 millimolare di NaCl, all'interno della cellula avremo una concentrazione di sodio 10 volte minore, quindi 15 millimolare. Al contrario, la concentrazione di potassio all'interno della cellula sarà pari a 150 millimolare. Nell'ambiente che imita l'ambiente extracellulare avremo 15 millimolare di cloruro di potassio.

Se la membrana non ha nessun tipo di canale aperto la differenza di potenziale sarà uguale a zero, perché gli ioni presenti da una parte e dall'altra si annulla. Se ci fossero aperti i canali per il sodio il sodio tenderebbe a rientrare nella cellula, quindi partirebbe dal alto del contenitore per entrare nell'ambiente intracellulare. In questo caso visto che ci sono delle cariche positive, la differenzia potenziale tenderebbe ad essere positiva quindi +60 millivolt. Se invece sono come in effetti è, aperti il canale per il potassio succede che il potassio va verso l'ambiente esterno. Il volt mi permette di misurare una differenza di potenziale dall'esterno all'interno negativa, -60 millivolt. Quindi i canali per il potassio sono aperti, quelli per il sodio no. COMPARTIMENTI NELLA CELLULA EUCARIOTICA FOGLIETTI DELLE MEMBRANE Come è stato detto finora la membrana è costituita da due foglietti lipidici di cui uno rivolto versolamatrice extracellulare, definito esoplasmatico, ed uno rivolto all'interno della cellula e noto come citoplasmatico. Da un punto di vista evolutivo si pensa che gli organelli che si trovano all'interno della cellula, quali il reticolo, il nucleo, il golgi o i lisosomi si siano formati per endocitosi; la membrana plasmatica infatti si sarebbe invaginata e staccata, originando questi comparti. Anche le membrane che delimitano tali organuli sono perciò costituiti da un doppio strato lipidico; l'orientamento dei due foglietti è però in questo caso particolare: lo stato citoplasmatico è rivolto, come avveniva nel caso della membrana plasmatica, verso il citoplasma e rappresenta in questo caso lo strato esterno, mentre quello che in essa costituiva lo strato esoplasmatico che si affacciava sulla matrice, è rivolto in questo caso verso il lume degli organuli. L'ambiente intra-luminale corrisponde all'ambiente esterno (i zuccheri).

Vengono montati nel lume e si trovano all'esterno).

IL MITOCONDRIO

I mitocondri sono costituiti da due membrane, una interna e l'altra esterna. Studi condotti dalla scienziata "Lina Marmuiss" hanno indotto a pensare che tale organulo (come anche il cloroplasto nelle cellule vegetali) si sia generato in seguito all'incorporazione, da parte di una cellula eucariotica, di un batterio (La prima cellula che ha avuto la possibilità di utilizzare l'ossigeno è quella procariote, ma si pensa che nei mitocondri sono procarioti inglobati nella cellula eucariotica. Questa estroflessione è lo spazio che ha usato la cellula per mangiare i procarioti. La cellula procariote antica è delimitata dalla membrana interna del mitocondrio poi quella esterna è datata dalla membrana della cellula eucariotica che l'ha ingabbiato). La membrana di quest'ultimo rappresenta la membrana interna del mitocondrio con la porzione esoplasmatica.

rivolta esternamente e quella citoplasmatica verso la regione interna del mitocondrio; la membrana esterna del mitocondrio si è generata perché il batterio è stato racchiuso dall'invaginazione della membrana plasmatica e presenta perciò la parte citoplasmatica rivolta verso il citosol ed il foglietto esoplasmatico compreso nello spazio tra le due membrane. Nel caso della membrana interna parliamo di una membrana di una cellula procariote, nel momento in cui viene inglobata lo spazio inter membrana diventa l'ambiente extracellulare e una membrana esterna ricarica perfettamente tutto quello che succede negli organelli. La membrana interna invece richiama l'origine ipotetica di questo mitocondrio. Nella cellula eucariotiche le membrane formano dei compartimenti dove vengono gestiti la sintesi, la trasformazione e tutto il traffico delle proteine da esportazione. I compartimenti principali sono il reticolo endoplasmico (RE), l'apparato di Golgi eil sistema vescicolare. Il RE forma anche una regione speciale che è il nucleo.

IL NUCLEO
Dato che gli organelli sono delimitati da membrane che individuano uno spazio ben preciso e chiuso,