6) Fotosintesi 2

GATE

oppure chiusi, a seconda della

selettività che hanno per il soluto che

devono trasportare.

I canali, di solito, hanno delle CARICHE DI

, vicino ai gate, e questa zona

SUPERFICIE

del voltaggio è importante perchè

danno la selettività al canale.

Quindi se c’è questa zona carica, il

canale è selettivo verso alcuni soluti e

meno selettivo rispetto agli altri, perchè

grazie a questa selettività, il voltaggio

che viene applicato fa in modo che ci sia

l’apertura dei gate o meno.

Questo è l’esempio di un canale, ed abbiamo questa regione con le anse transmembrana, ed

inoltre hanno questa regione

voltage-region, estremamente

sensibile per l’ apertura e la

chiusura, ed è estremamente

selettiva.

I canali si studiano con la tecnica del (pech clamp), ed è un sistema molto costoso.

PATCH CLAMP Non vi parlo della tecnica quest’anno, come

invece ho fatto gli altri anni ve la evito, e

spero che l’abbiate fatta.

Il patch clamp permette di rilevare la

corrente elettrica condotta da ioni che

diffondo attraverso un singolo canale aperto

o una serie di canali.

La caratteristica è quella di poter analizzare

una singola molecola proteica durante la

sua attività di catalisi del movimento ionico.

I sono proteine che vengono utilizzate, anche loro, per un trasporto passivo, o meglio

CARRIER , ed è un trasporto

DIFFUSIONE FACILITATA

unidirezionale di ioni e soluti.

Il trasporto unidirezionale avviene in una

sola direzione e non in entrambe le

direzioni, questo perchè sono

estremamente selettivi con la sostanza che

devono trasportare.

Il legame con la molecola che devono

trasportare, induce un cambiamento

conformazionale su questa proteina

carriers, e sono molto selettivi.

Quando arriva il soluto che deve essere trasportato, questo si lega al carrier che lo riconosce,

perchè ci sono alcune regioni di riconoscimento, e cambia completamente la sua conformazione.

Cambiando conformazione, attacca la sostanza che deve essere trasportata e la espone dal lato

opposto, e quindi fa entrare il soluto, in maniera facilitata, all’interno o all’esterno della

membrana, perchè regola soltanto una sola direzione, non entrambe le direzioni.

Le velocità di trasporto mediata dai carriers è molto più lenta rispetto a quella mediata dai canali,

proprio perchè è estremamente selettiva e non tutte l sostanza possono essere trasportate grazie

ai carriers. 6

Infatti la velocità del canale è uguale a 10 la velocità del carrier:

6

V = 10 V

canale carrier

Le cinetiche di attività dei carriers sono descrivibili con l’equazione di Michaelis-Menten.

La concentrazione di substrato che

determina una velocità di trasporto

corrisponde alla metà della velocità

massima, rappresenta la costante di

Michaelis-Menten.

I principali soluti che sono trasportati dai carriers sono:

1. IONE AMMONIO

2. IONE NITRATO

3. IONE FOSFATO

4. IONE SOLFATO

5. ZUCCHERI

6. AMMINOACIDI

7. BASI AZOTATE

Come vi dicevo, hanno un alta selettività per

la molecola da trasportare, perchè proprio a

questa selettività che c’è un cambio conformazionale.

Se arriva una sostanza che il carrier non riconosce, questa non viene trasportata, sono

estremamente selettivi. Per cui non tutte le sostanze vengono trasportate.

Il avviene contro gradiente elettrochimico, contro gradiente di

TRASPORTO ATTIVO concentrazione, e quindi è necessario fornire

energia al sistema per il trasporto contro

gradiente di concentrazione.

Abbiamo un che è accoppiato ad una fonte di energia metabolica, e

TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO di solito abbiamo l’ , cioè

IDROLISI DELL’ATP

possiamo attivare un trasporto contro

gradiente di concentrazione se forniamo

energia al sistema, che viene fornita

dall’idrolisi dell’ATP attraverso una

.

REAZIONE DI OSSIDORIDUZIONE

Nel mondo vegetale, ma anche nei funghi,

abbiamo delle , e

POMPE ELETTROGENICHE

quella per eccellenza nel mondo vegetale

+

è la pompa H -ATPasi, che può essere

sovrapposta, come importanza, alla

+ +

pompa Na /K -ATPasi del mondo animale.

Abbiamo, inoltre, anche delle pompe elettroneutre che si trovano nella mucosa gastrica, ed è la

+ +

pompa H /K -ATPasi, e nel mondo vegetale questa pompa non esiste.

Le principali sono rappresentate dalla:

POMPE ELETTROGENICHE +

H -ATPasi

1. POMPA DELLA MEMBRANA PLASMATICA

+

H -ATPasi VACUOLARE

2. POMPA + (presente sia nel vacuolo

3. POMPA H -PIROFOSFATASI

che nel Golgi).

++ (presente a livello della

4. POMPA Ca -ATPasi

membrana plasmatica).

A livello della membrana plasmatica non parlerà mai

++

della pompa Ca -ATPasi, ma parlo sempre ed

+

esclusivamente della pompa H -ATPasi perchè è quella più importante.

Le presenti nelle piante sono:

POMPE PROTONICHE +

H -ATPasi (costituita da

1. POMPA DEL PLASMALEMMA

circa 10 anse transmembrana).

+

H -ATPasi VACUOLARE

2. POMPA + ATPasi (presente a livello dei mitocondri e

3. POMPA H

dei cloroplasti, e che voglio sapere benissimo

all’esame). + (presente sia nel vacuolo

4. POMPA H -PIROFOSFATASI

che nel Golgi).

+

Il è quello che fornisce il gradiente elettrochimico, cioè quello che

TRASPORTO ATTIVO dell’ H fornisce energia al sistema, ed è la che fa in

FORZA MOTRICE

+

modo che quest’ H fornisca energia al sistema e che le

sostanze vengano trasportate contro gradiente di

concentrazione. + +

Ho parlato della pompa H -ATPasi, ATP legata all’ H , e grazie

all’ ATP fornisco energia al sistema sottoforma protonica,

+ +

rilascio H al sistema, ed è per questo che pompa H -ATPasi.

+

Quindi sono i protoni H che liberano energia libera al

sistema per il trasporto contro gradiente.

Adesso spiego il concetto in maniera elementare senza fare tutta l’equazione, perchè all’esame è

stato un macello, poi chi vuole approfondire

bene, se mai dovessi chiedere questo

all’esame.

Il movimento dei protoni, secondo il loro

gradiente elettrochimico, può essere

accoppiato al lavoro cellulare.

Significa che fornisco energia al sistema

sottoforma di gradiente protonico, do energia

al sistema perchè libero protoni.

Il fatto che posso liberare protoni, significa che

posso fornire energia per il lavoro cellulare e

per i trasporti contro gradiente di concentrazione. Abbiamo detto che i trasporti attivi sono quelli

che vanno contro gradiente di concentrazione, e quando si va contro gradiente bisogna fornire

energia al sistema sottoforma protonica.

Quindi la differenza di potenziale chimico è associato alla concentrazione di protoni.

+

Quando parlo del logaritmo degli ioni H di cosa sto parlando?

+

Parlo del pH. Quindi meno logaritmo degli ioni H è il pH.

Quindi, quando abbiamo una differenza di

+

concentrazione degli ioni H , abbiamo una

differenza di pH, quindi il gradiente

elettrochimico è accoppiato al ΔpH, alla

differenza di pH tra l’interno e l’esterno.

Lasciamo perdere l’equazioni.

Quindi la che forniamo al

FORZA MOTRICE

sistema per avere un trasporto contro

gradiente, è dato dal ΔpH, dalla differenza di

+ +

concentrazione degli ioni H , perchè sono gli ioni H che forniscono energia al sistema.

Quindi siamo arrivati alla forza motrice del ΔpH ed abbiamo capito perchè, senza scendere nel

particolare dell’equazioni.

Questo è quello che vedremo domani, abbiamo i protoni, il complesso della fotosintesi, lo schema

Z, i due fotosistemi PSII e

PSI, il complesso del

citocromo b6f ed il

complesso dell’ATPasi.

Come funziona il

complesso dell’ATPasi?

Gradiente protonico.

Per fare ATP, l’ATPasi di

cosa ha bisogno?

Ha bisogno di protoni,

+

H .

La fotosintesi serve per

dare energia alle piante,

per poi utilizzare la CO e

2

fare zuccheri. Se non diamo energia, le piante non possono utilizzare la CO , quindi abbiamo

2

bisogno di fare ed anche , ma questo è un altro discorso.

ATP POTERE RIDUCENTE

Per fare ATP bisogna fornire energia al sistema, ed a questo serve la fotosintesi, diciamo la parte

luminosa di cui tutti ne parlano ma che non è la fase luminosa.

+

Quindi bisogna dare al sistema protoni H , quindi la forza proton-motrice (è la differenza di pH e di

potenziale che si genera tra lo spazio intermembrana mitocondriale e la matrice mitocondriale

stessa), per far in modo che questi protoni vengano utilizzati dall’ ATPsintasi per liberare energia al

sistema sottoforma di ATP.

Quindi la forza motrice, anche nella fotosintesi, è accoppiata al gradiente protonico, alla

differenza del ΔpH, io do protoni e libero energia, ATP.

Quindi il lavoro, l’energia libera, che avviene contro gradiente, è accoppiato alla forza protonica

che serve per liberare ATP e dare ATP al sistema, quindi ho bisogno della forza protonica, di

+

liberare H .

Un altro importante modo per trasportare attivamente i soluti attraverso la membrana, contro il

loro gradiente elettrochimico, è di accoppiare il

trasporto in salita di un soluto con quello in discesa di

un altro soluto. Questo tipo di cotrasporto mediato

da carrier è detto .

TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO

La può guidare il trasporto di

FORZA PROTON MOTRICE

altre sostanze contro gradiente elettrochimico.

La forza proton motrice (l’energia libera accumulata

+

sottoforma di gradiente di H ) generata dal trasporto

+

elettrogenico dell’H , è utilizzata nel trasporto attivo secondario, per garantire il trasporto di

sostanze contro gradiente elettrochimico. Tale trasporto coinvolge il legame di un substrato (S) e

+

di uno ione (H ) con la proteina carrier, e causa cambiamenti conformazionali della proteina.

Possiamo avere due tipi di trasporto attivo secondario:

1. SIMPORTO

2. ANTIPORTO

Abbiamo il simporto tutte le volte che un protone ed una molecola X si muovono nella stessa

+

direzione, contro gradiente di concentrazione. Quindi l’H e la sostanza si muovono nella stessa

direzione contro gradiente di concentrazione.

Quando, invece, abbiamo un trasporto attivo secondario di tipo antiporto, abbiamo che il protone

e la molecola si muovono in direzione opposte, e più precisamente la sostanza si deve muovere

+

per forza contro gradiente perchè accoppio ener