Appunti di fisiologia cellulare, linea A-L

Proprietà del Trasporto Facilitato

Il trasporto facilitato è un meccanismo di trasporto delle molecole attraverso la membrana cellulare che avviene grazie all'azione di proteine specializzate chiamate carrier. Questo tipo di trasporto è simile all'attività enzimatica.

1. Saturazione: il flusso di trasporto è proporzionale alla concentrazione del substrato fino a quando tutti i trasportatori sono saturati.
2. Specificità: c'è un'interazione diretta tra il carrier e la molecola trasportata. Esistono trasportatori specifici per il glucosio, per gli amminoacidi (acidi, basici, neutri) e così via. Il trasportatore più noto è quello per il glucosio, presente in tutte le cellule. Ogni cellula ha diverse esigenze nel trasporto del glucosio, quindi esiste una grande famiglia di trasportatori GLUT, all'interno della quale sono presenti diverse isoforme che possono essere più o meno selettive.
3. Competizione: ad esempio, i trasportatori del glucosio possono trasportare anche il galattosio.

galattosio è un inibitore competitivo che si lega al trasportatore GLUT nello stesso sito del glucosio e può essere trasportato al suo posto. Cineticamente questo si manifesta con un aumento dell Km e di conseguenza con una riduzione dell'affinità.

4. REGOLAZIONE: nei sistemi biologici la diffusione facilitata è altamente regolabile attraverso 2 modalità:

• cambiare numero di trasportatori (aumenta Jmax): Es molti ormoni steroidei aumentano il numero delle proteine trasportatrici (implica trascrizione). Un altro metodo è la ridistribuzione: spesso le proteine carrier si trovano sia sulla membrana plasmatica che in vescicole di esocitosi (vicino alla membrana) in forma inattiva. In risposta ad un segnale (messaggero secondario) le vescicole si fondono con la membrana plasmatica aumentando il numero di proteine trasportatrici sulla membrana. Questo processo è rapido ed è utilizzato per il controllo del trasporto del glucosio negli organi.

di riserva (fegato,muscoli).-cambiare affinità (aumentando l’affinità aumenta Jmax): es fosforilazone della proteina carrieraumenta l’affinità per il substrato.

Trasporto del glucosio:tutte le cellule hanno trasportatori per il glucosio. Hanno tutti la stessa struttura: 12 domini transmembrana. Si distinguono perché cambiano alcune piccole sequenze in base al tessuto in cui si trovano.Ogni cellula a seconda delle esigenze può modulare l’attività di questi trasportatori in modo diverso dallealtre.

NEGLI EPATOCITI:-APPENA FINITO DI MANGIARE. Concentrazione di clucosio all’esterno della cellula alta, all’interno bassa->c’è un gradinete di concentrazione a favore dell’ingresso di glucosio. Sulla membrana plasmaticadell’epatocita ci sono trasportatori che portano glucosio all’interno della ccellula. Il glucosio continua adentrare fino a raggiungimento dell’equilibrio.=> questo

sistema è poco efficiente dal momento che noi non continuiamo a mangiare ininterrottamente. Un trasporto equilibrativo di questo tipo sarebbe limitante. Quando ci sono alti livelli di glucosio subentra l'ormone INSULINA che interagisce con il sistema recettoriale delle cellule e promuove l'attività ESOCHINASICA: trasforma il glucosio all'interno della cellula in G6P. I sistemi di trasporto NON riconoscono e non legano il G6P che non viene visto dal trasportatore e la concentrazione del glucosio all'interno della cellula appare sempre più basso. In questo modo si mantiene continuamente il gradiente di concentrazione e il glucosio continua a entrare.

7/43ML-DIGIUNO: livelli di glucosio crollano, entra in circolo il GLUCAGONE che agisce sulle cellule epatiche promuovendo una reazione che porta a GLUCONEOGENESI o GLICOGENOLISI. Promuove tutte quelle reazioni che portano alla formazione di glucosio all'interno dell'epatocita.

La concentrazione è più alta all'interno che all'esterno e si genera un gradiente di concentrazione che porta all'uscita del glucosio.

NEI CELLULE MUSCOLARI o TESSUTO ADIPOSO

Il trasportatore GLUT4 è normalmente presente in cellule adipose e muscolari in compartimenti vescicolari intracellulari.

-cellula a riposo: concentrazione ematica di glucosio a concentrazione fisiologica->poco glucosio entra perché ci sono pochi trasportatori.

-pasto ricco di glucosio: insulina->interazione insulina-recettore->cascata di trasduzione del segnale->siforma messaggero intracell->favorisce esocitosi delle vescicole contenenti GLUT 4->sulla membrana plasmatica adesso ci sono GLUT1 e GLUT4->il glucosio entra.

Ampiamente usato per trasportare sostanze all'interno delle cellule solo nel momento in cui c'è bisogno e solo nei tessuti che ne hanno la necessità.

Tutto ciò avviene grazie alla DINAMICITA della membrana

plasmatica che viene controllata in maniera estremamente precisa per mantenere omeostasi delle cellule e degli organi.

MOVIMENTO DI ACQUA NEI COMPARTIMENTI

L'acqua rappresenta il 60% del peso corporeo. Le membrane non sono in grado di trattenere l'acqua. L'acqua si muove liberamente sia per diffusione semplice che facilitata (canali ionici->acquaporine).

Osmolarità: da ragione del fatto che l'acqua è libera di spostarsi nei vari compartimenti. In condizioni normali in tutte le cellule vi è una situazione di riposo con osmolarità di 300 milli Osm (nei compartimenti intrace, extracell e plasma).

La distribuzione omogenea dell'acqua nei compartimenti è detta equilibrio osmotico.

Esempio:

STEP 1: ramo B più concentrato in glucosio rispetto ad A. Il glucosio NON può passare attraverso la membrana, quindi si sposta l'acqua da A -> B

STEP 2: le due soluzioni sono in equilibrio osmotico.

Questa diffusione passiva

Il fenomeno in cui l'acqua si sposta attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione a bassa concentrazione di soluti a una soluzione a alta concentrazione di soluti prende il nome di osmosi. Questo spostamento avviene in risposta a un gradiente di concentrazione.

Poiché misuriamo sempre la concentrazione dei soluti, possiamo dire che l'acqua si muove da una soluzione ipotonica a una soluzione ipertonica (in riferimento al soluto!).

L'osmolarità descrive il numero di particelle in una soluzione ed è espressa in numero di particelle osmoticamente attive per litro di soluzione (osm/L). Il suo contributo dipende da ogni soluto disciolto in soluzione.

La pressione osmotica è la pressione che deve essere applicata al pistone per annullare la diffusione osmotica dell'acqua. Viene misurata in unità di pressione come bar, atm o mmHg.

Esempio: 8/43ML

• Sol 1: osmolarità 60 mOsmsol 2: osmolarità 30*2= 60 mOsm (non c'è flusso netto)
• Sol 2: osmolarità 60 mOsmsol 3: 30 + 100 = 130 mOsm (flusso netto da 2->3)
• Sol 3: 130 mOsmsol 4: 40 + 40 = 80 mOsm (flusso netto da 4->3)

Le soluzioni possono essere classificate come iso-osmotiche, iper-osmotiche o ipo-osmotiche in base alla loro osmolarità.

Il trasporto di H2O per gradiente osmotico avviene attraverso l'osmosi.

Esistono due tipi di trasporto attivo:

1. TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO: l'energia liberata dall'idrolisi di ATP viene usata direttamente per il trasporto. L'energia liberata dall'idrolisi di ATP è responsabile dei cambiamenti conformazionali della molecola carrier.
2. MLLA NA+-K+ ATPasi-La pompa è costituita da due sub unità alfa (a 100.00 dalton) e due sub unità accessorie beta (a 45 dalton).
   • La sub unità alfa presenta sul lato citoplasmatico siti di legame per il Na+ e per l'ATP, mentre la sub unità esterna beta presenta il sito di legame per il K+.
   • La sub unità beta probabilmente ha un ruolo nel corretto inserimento della pompa nella membrana.

La pompa presenta attività ATP-asica: lega una molecola di ATP idrolizzandola e liberando Pi. Il Pi si lega alla proteina carrier. Ad ogni ciclo viene idrolizzato 1 ATP e la pompa scambia:

• 3 Na+ che escono dalla cellula;
• 2 K+ che entrano nella cellula.

Funzioni:

Genera e mantiene costanti i gradienti di Na+ e K+;

È elettromagnetica: per ogni ciclo trasporta una carica positiva nella verso l’esterno della membrana plasmatica

Contribuisce per il 5% alla genesi della differenza di potenziale elettrico-negativo all’interno della membrana-positivo all’esterno

Regola il volume cellulare (porta fuori 3 particelle, ne porta dentro due)

Ciclo di attività

1. la proteina non fosforilata lega 3 Na+.
2. l’ATP asi viene fosforilata, subisce un cambiamento conformazionale e aumenta la sua affinità per Na+.
3. La proteina carrier si apre sul lato intracellulare e rilascia Na+.
4. la proteina carrier lega K+.
5. defosforilazione: la proteina carrier subisce un cambiamento conformazionale, si apre sul lato extracell erilascia K+.

REGOLAZIONE

• ioni e potenziale di membrana
• ormoni tiroidei, aldosterone, insulina
• inibit