Biologia - biologia animale

Cellule eucariote e membrana citoplasmatica

• Cellule eucariote: cellule caratterizzate da una (pochi nm) serie di membrane che ® lipidi e proteine delimitano le strutture interne ad essa, si spostano, altrimenti non funziona la membrana.
• Membrana citoplasmatica: barriera fisica che permette il trasporto di soluti tra ® esterno ed interno regolati da proteine (ormoni) e lipidi (riconosciuti da recettori).
• Mosaico fluido: struttura fluida a doppio strato fosfolipidico (legami non covalenti) con struttura asimmetrica in cui la composizione di lipidi e proteine varia a seconda dello strato (extracellulare, intracellulare).
• Proteine: hanno numerose funzioni (recettori, trasportatori, adesione della cellula).
• Lipidi: fungono da struttura e barriera, sono di natura idrofobica e quindi apolari.
• T° congelamento: in caso di congelamento la membrana assume una consistenza di gelatina (o cristallizza) e perde le sue funzioni/fosfolipidi.

Complessi e acido fosfatidico

[Complessi Acido fosfatidico.

• A pH fisiologico il gruppo P dissociato ha carica – (asimmetria) saturo Legame estereo ­ Influenza la T° ¬ congelamento insaturo. Se è rivolta nel lato citosolico ® (verso l’interno della cellula) fino a 20 atomi di polialcol acido la cellula sana C ® cellula in apoptosi (morte cellulare) fosfatidil-serina passa nello strato esterno.

Ammino alcol – acido grasso 2 possibilità di legame ® n° basso di zuccheri semplici ¿ molecola polare.

• Catene zuccherine: permettono il riconoscimento cellulare, fungono da recettori (“etichette” come per i gruppi sanguigni, sistema immunitario legame con ® reazione immunitaria) legame con zuccheri (neutri) zuccheri (carichi) asimmetria di membrana ossidrilglicerolo molecola centrale esterificati ¯ entra legandosi al ganglioside ® testa polare ® anelli rigidi parte apolare ® ® rigido, movimento dei ® cellula sana lipidi limitato (esterno) ® fluido.
• Struttura: è suddiviso in 3 porzioni ed ha una struttura ≠ rispetto agli altri lipidi perché la molecola è più piccola poiché presenta legami C-C.
• ¯ T° congelamento: il colesterolo si incunea ed impedisce le interazioni con gli acidi grassi (< impacchettamento) e quindi abbassa la temperatura di congelamento ® grassi saturi solidi a t° ambiente.
• Grassi insaturi liquidi a t° ambiente (stesso meccanismo del colesterolo).
• (Anche dalla tipologia di acidi grassi e fosfolipidi): ® la catena corta e insatura fluida.
• ¯ ® T° congelamento la catena lunga e satura gel/solida.

Struttura dinamica della membrana

Struttura dinamica Ac. grassi ¯ Lipide passa dall’interno all’esterno (fosfatidil-serina) ® ® proteine + grandi dei lipidi < peso molecolare ® ® proteine 75% del peso complessivo es. catena di trasporto degli e- ® ® membrana guaina mielinica (cellule nervose) proteine 25% del peso ® complessivo funzione isolante (tanti lipidi).

• Glicoproteine: catene oligosaccaridiche o ® polisaccaridiche si affacciano verso l’esterno.
• Proteine di membrana: trasporto di soluti.
• Enzima (attivazione e reazione).
• Funzioni adesive (ancorano una cellula o una proteina in esterno).
• Riconoscimento (molecole dell’ambiente extracellulare riconosciute ® ® tramite recettori stimolazione risposta immunitaria, reazioni a cascata che termina nel nucleo con la produzione ® di una proteina) segnale trasportato dall’esterno al nucleo.

® (azzurre) inserite nello strato fosfolipidico, difficile da estrarre (serve distruggere il 2x strato perché sono incuneate).

® (verde) legate alla superficie interna tramite legami H, forze di Van der Waals e ® interazioni elettrostatiche (forze deboli) estraibili tramite l’uso di pH o concentrazioni di sale.

® (viola) si ancora ai lipidi di membrana tramite una molecola di acido grasso integrate parzialmente.

• Si utilizzano delle piccole molecole (tensioattivo) anfipatiche o anfifiliche che creano dei cunei nella membrana e le distruggono al fine di poter estrarre le proteine integrali polare (alifatica).
• Possono diffondere lateralmente (movimenti limitati perché più voluminose, lenti).
• Presentano una distribuzione asimmetrica (glicoproteine esterne).
• Giunzioni occludenti ® impediscono il passaggio di proteine da un dominio all’altro.
• Interazioni con complessi di macromolecole (proteine-macromolecole).

[Asimmetria mantenuta ¯ immobilizzate le proteine grazie ai fenomeni adesivi tra le cellule. La cellula può confinare determinate proteine in specifiche regioni specializzate sul piano funzionale chiamate domini di membrana.

Gruppi sanguigni e fattore Rh

• Gruppi sanguigni: molecole (glicoproteine e proteine) ® riconosciute risposta immunitaria presenza sul globulo rosso determinate sequenze 1° gruppi sanguigni oligosaccaridiche legate a 2° antigeni complesso > istocompatibilità lipidi o proteine di ® membrana sistema AB0 ® reazione antigene-anticorpo.

Antigene Anticorpi Gruppo sanguigno H Anti-AB 0 A Anti-B A B Anti-A B AB / AB.

Trasfusioni: importante conoscere i gruppi sanguigni per evitare l’agglutinogeno (antigeni) incontri ® l’agglutinina diretta (anticorpi nel siero) riceve da A e 0 riceve da B e 0 riceve da A B AB e 0 riceve solo da 0.

• Il sangue deve essere compatibile altrimenti: flusso diminuisce.
• Distruzione (lisi) dei globuli rossi.
• Fattore Rh: scoperta nel 1940 (AB0 nel 1900) una molecola (agglutinogeno Rh) sulla superficie sul globulo rosso.

Si acquisiscono gli anticorpi in seguito ad una esposizione 75% della popolazione all’antigene, ad esempio in una gravidanza in cui la madre è Rh- e il figlio Rh+.

1° gravidanza non ci sono problematiche.

2° gravidanza gli anticorpi sono stati formati e quindi può essere pericoloso perché si attiva la risposta immunitaria causando:

• Morte del feto.
• Stato di anemia.
• Ittero.

Self e non self

15% della popolazione.

• Self e non self: gli antigeni I e II classe transmembrana dipendono dalla loro ® “nostro” localizzazione e il tipo di riconoscimento cellulare peptide che vanno a legare: ® scoperto con gli studi di rigetti di tessuti (umane).
• ® Antigeni I classe analoghi ­ = presenti su tutte le cellule (eccezione GR e cell. germinali) legano sulla tasca peptidi/proteine endogene che vengono riconosciute come “self” ossia che non causa una risposta immunitaria (importante per le crisi di rigetto).
• ® Antigeni II classe si trovano sulle cellule immunocompetenti (del sistema immunitario) e cellule presentanti l’antigene (APC), derivano dalla demolizione.

2 porzioni:

• Una fissa non aminoacidica sempre (tramite macrofagi o cellule dendritiche) di proteine endogene uguale “non self” come allergeni o derivati da agenti patogeni.
• Una variabile di sequenza aminoacidica che cambia con l’antigene preso in considerazione e dell’individuo ¯ forma una tasca esposta verso la parte extracellulare, serve a legare peptidi (sequenze brevi legate alla tasca ed esposte verso l’esterno della cellula e riconosciute dalle cellula T [linfociti] che decidono se è self o non self) derivati dalla digestione cellulare (lisosomi) ¯ attiva la risposta immunitaria.
• Linfociti T: riconoscimento del self esocitosi e del non self, si sviluppano nel timo legame antigeni classe II tramite un processo selettivo (maturazione) ® eliminazione dei apparato digestivo della cellula linfociti autoreattivi (risposta immunitaria con il self).

Codificati nel cromosoma 6 è molto difficile trovare due persone con gli stessi antigeni di istocompatibilità (tranne gemelli omozigoti) infatti con un trapianto di un organo/tessuto è necessario che ci sia maggiore compatibilità possibile altrimenti avviene il rigetto (di solito A-B-C e di classe 2).

Ancorate alla membrana ® molecole voluminose (catene proprioglicani) estroflessioni ­ ® assorbe gli enzimi (molecole semplici) digestivi permettendo la digestione di membrana mantenuta da interazioni Cellula di enterocita (rivestimento intestino tenue) ® es. catene oligosaccaridiche sistema AB0.

Trasporto di soluti e gradienti

• Modalità di regolazione dei soluti delle membrane degli organelli.
• ­!" : reticolo!" endoplasmatico liscio.
• Concentrazione pH nei lisosomi (acido) e citoplasma (neutro).

Differenze di cariche ¯ numero caratteristico per ogni cellula (-20 … -100 mV) ¯ neuroni: -70 mV (lato interno aumenta di meno rispetto a quello esterno) ® ® dal + al – concentrato (spontaneo) non c’è dispendio di energia ® ® dal – al + concentrato (non spontaneo) dispendio di energia (gruppo fosfato).

• ® Diffusione semplice: le molecole passano la membrana negli spazi.
• ® Diffusione facilitata: presenti delle proteine di transmembrana (trasportatori).
• ® Trasporto attivo: mediato sempre e solo da proteine di transmembrana (diverse tipologie).

Gradiente elettrochimico (concentrazioni e differenza di cariche). Passaggio diminuito per ¯ differenza di potenziale cariche di stesso segno accelera o che si respingono rallenta il cariche di segno gradiente nel opposto si attraggono trasporto passivo.

• Il passaggio dipende da: le molecole (piccole e idrofobiche) passano in piccoli spazi (interstizi tra fosfolipidi).
• Gradiente ® piccoli e idrofobici.
• Dimensioni molecola ® piccola e polare.
• Carattere idrofobico (solvente in olio) ® polari e + grandi.
• ® Carichi e quindi non interagiscono con la barriera che è idrofobica.
• ® Grandi e presentano un guscio di solvatazioni (volume complessivo costituito dallo ione e dalla corte di molecole di solvente che lo circondano, si parla di sfera di idratazione nel caso in cui il solvente sia acqua).

Osmosi e acquaporine

® Permeabile per il solvente (acqua) e impermeabile per le molecole di soluto ® misura che deriva dalla pressione idrostatica = differenza di liquido tra i due compartimenti ­ ­ (concentrazione pressione osmotica). Diminuisce la concentrazione del soluto di fianco ­ la pressione idrostatica riporta indietro le molecole di acqua riportando una situazione di equilibrio.

Molecole di H2O sx = molecole di H2O dx ¯ quantità di molecole che passano.

• Le cellule vivono in ambienti soluzione ipertonica soluzione isotonica soluzione ipotonica isotonici (stessa concentrazione tra interno ed esterno della cellula).

Proteina di transmembrana ­ ® veloce e massiva ¯ canale ¯ per necessità devono avere grandi trasporti di acqua (tubolo renale, ghiandole di secrezioni acquose) 1990 (USA) (dimensione contenuta) ­ caricano il soluto su un lato, cambiano conformazione e lo rilasciano su un altro lato (acquaporine) (canali ionici).

• Inibitori competitivi: bloccano il trasporto della molecola perché si legano cambio di conformazione (competono con il soluto) nello 1 o più stesso punto in cui si dovrebbe molecole di soluto legare il soluto.
• Inibitori non competitivi: si legano in un punto della proteina diverso rispetto al soluto e ne cambia la conformazione (il soluto può legarsi ugualmente) bloccandone il trasporto.

Permeasi passiva: poca differenza di concentrazione però ha una velocità altissima, avanti ho una situazione di plateau, cioè che si arriva ad un valore massimo di concentrazione di soluto nel trasportatore (sistema saturo e oltre ® non va) massima efficienza senza ulteriori miglioramenti.

Via transitidica: velocità più bassa ma tende ad aumentare all’infinito.

GLUT4 e insulina

Nello stato di riposo il GLUT4 non è esposto ma contenuto in vescicole all’interno della membrana. Durante i pasti si ® esposto da adipociti e cellule muscolari scheletriche attiva la produzione di insulina e si ha una diminuzione della glicemia.

• Insulina: si lega sul recettore di membrana e fa sì che le vescicole vengano veicolate verso la membrana e si fondano per esporre il GLUT4 sulla membrana.

¯ La concentrazione esterna del glucosio è circa 7 volte superiore rispetto all’interno della cellula.

• GLUT4: entrata del glucosio nella cellula, finito lo stimolo i recettori ritornano di nuovo.

Questa concentrazione viene mantenuta bassa nella cellula perché il glucosio viene trasformato in glucosio-6-P (gradiente mantenuto ma non riconosciuto perché diverso) è una forma di glucosio usato in vari modi:

• Riserva di energia sotto forma di glicogeno.
• Energia immediata all’interno delle vescicole.

Canali ionici e potenziale di membrana

® Molto presenti nei tessuti eccitabili (neuroni, cellule muscolari striate) ¯ ® canali di passaggio veloce di ioni base della trasmissione nervosa e contrazione muscolare ® velocità di diffusione più alta rispetto alle permeasi (100.000 volte superiore).

Restringimento per far passare solo un" !" !" tipo di ione (es. canali, , ) # !" $" Se chiusi non passa niente. Se aperti sono selettivi ® prolungamenti di struttura proteica che formano dei “cancelli” che vengono aperti e chiusi tramite una serie di stimoli ® prodotti a livello della membrana plasmatica.

Variazione del potenziale di membrana ® stress meccanico distorsione della membrana plasmatica (distesa) ® ligando uso di molecole. Molecole attivate a livello della membrana plasmatica (membrana degli organelli) e va ad agire su un altro canale ionico ­ anche se si legano a molecole ≠ (ormone II messaggero).

Il potenziale di membrana deve ­ raggiungere un valore soglia (-55 mV) ® ® aumenta il valore potenziale, dovuto all’apertura dei canali ionici (meno negativo del potenziale di c’è un afflusso di ioni + che si aprono in seguito a ligando membrana). Fessura sinaptica ­ un altro neurone o cellula muscolare ® scheletrica contrazione ® canali regolati da ligando.

Apertura canali voltaggio dipendenti esocitosi. Afflusso di ioni ® !" Canali ioni + (aperti, ) aumenta il potenziale di membrana fino al $" ® dipende dal ® ® livello soglia apertura canali voltaggio dipendete potenziale d’azione tipo di canale ­ { aperto ® eccitatori (acetilcolina giunzione neuromuscolare scheletrica). Mediazione g ® inibitori (acido amminico butirrico).