Lezione 6 Fisiologia generale

I modelli di trasporto attivo secondario

Simporto = soluto motore e soluto trasportato si muovono nella stessa direzione

Antiporto = soluto motore e soluto trasportato si muovono in direzioni opposte.

• Modello meccanico (figure A e D)

o Il soluto motore che si muove secondo gradiente fa ruotare la carrucola mobile e permette

il trasporto nello stesso verso della sostanza che si muove contro gradiente.

• Modello a Flip-flop

Si possono verificare due situazioni:

o Trasporto simultaneo: i due soluti sono trasportati simultaneamente

▪ Simporto (figura B)

La molecola carrier, quando è nella configurazione flip (aperta verso l’esterno)

presenta due siti di legame: uno per il soluto motore e uno per il soluto

trasportato.

Il soluto motore ha la stessa affinità per il suo sito di legame nelle due

configurazioni flip e flop, mentre il soluto trasportato, che si muove contro

gradiente, ha un’affinità elevata nello stato flip e un’affinità bassa per lo stato flop.

I due siti sono identificati con i due diversi colori giallo e viola.

La configurazione cambia conseguentemente alla formazione del legame del soluto

motore al carrier.

Un’elevata affinità della molecola carrier per il soluto trasportato in presenza del

soluto motore determina il legame con l’altro soluto, anche se la concentrazione

del soluto trasportato è bassa.

I due soluti vengono occlusi all’interno della proteina carrier, che passa alla

configurazione flop.

Vengono liberati nel citosol per due motivi diversi:

Il soluto motore si libera perché la concentrazione intracellulare è bassa, mentre il

soluto trasportato si libera perché l’affinità diminuisce, nonostante la

concentrazione intracellulare sia elevata.

Il soluto viene quindi trasportato contro gradiente.

▪ Antiporto (figura E)

Le due sostanze vengono trasportate in direzioni opposte.

Questo potrebbe essere dovuto al fatto che, quando il soluto motore è legato,

l’affinità per il soluto che viene trasportato contro gradiente è bassa e quindi viene

rilasciato, mentre, quando il soluto motore non è legato, il sito di legame per il

soluto trasportato ha elevata affinità per quello che si lega.

o Trasporto consecutivo: prima un soluto e poi l’altro (figure C ed F)

Prima avviene il movimento secondo gradiente del soluto trasportato passivamente.

Questo determina la modificazione strutturale necessaria per il cambiamento di affinità per

il soluto trasportato attivamente il quale, pertanto, potrà legarsi alla proteina carrier e

potrà attraversare la membrana contro il proprio gradiente.

Esempio di trasporto attivo secondario: gli amminoacidi

Vediamo il trasporto secondario di alanina all’interno della cellula, che sfrutta il gradiente elettrochimico

del sodio.

Il grafico rappresenta la concentrazione intracellulare di alanina in funzione del tempo, ossia la

permeazione della membrana.

La concentrazione extracellulare di alanina è indicata dalla linea tratteggiata

- Linea blu: [Na+] extracellulare = 0

La concentrazione di alanina tende a quella esterna. Cioè il trasporto avviene lo stesso ma si tratta

soltanto di diffusione facilitata. All’equilibrio la concentrazione extracellulare e intracellulare sono

uguali.

- Linea arancione: [Na+] fisiologico 140mM

La concentrazione di alanina intracellulare può diventare molto maggiore rispetto a quella esterna.

La linea rossa ci dice che: l’alanina viene accumulata all’interno della cellula grazie a un trasporto contro

gradiente. Il trasporto è accoppiato ed è garantito dal trasporto secondo gradiente dello ione sodio.

La linea blu ci dice che: il trasportatore funziona anche da permeasi nel caso in cui Na+ sia assente

nell’ambiente extracellulare

Grafico dei doppi reciproci di Lineweaver-Burk

La velocità massima (Vmax) del trasporto è l’intercetta nell’asse delle ordinate, ed è la stessa sia in

presenza di sodio che in assenza dello stesso.

Il che significa che quando la concentrazione extracellulare è infinita si raggiunge sempre la stessa velocità

massima di trasporto.

Tuttavia, considerando una situazione reale, le concentrazioni di alanina nel liquido extracellulare sono

limitate.

Per concentrazioni di alanina non infinite, ogni volta che il sodio è presente nell’ambiente extracellulare la

velocità di trasporto è più elevata.

La retta arancione, che rappresenta il trasporto in presenza di sodio, ha pendenza minore della retta blu,

che rappresenta il trasporto in assenza di sodio, perché sull’asse delle ordinate viene rappresentato il

reciproco della velocità di ingresso.