Membrana plasmatica

Il glicocalice

Il glicocalice è l'insieme delle catene glucidiche legate ai lipidi o proteine che si trovano all'esterno della membrana plasmatica. È costituito da catene di zuccheri legati ai lipidi (formazione di glicolipidi). Le proteine possono formare glicoproteine legandosi agli zuccheri. E inoltre possono generare proteoglicani legandosi ad una o più lunghe catene di zuccheri. Il glicocalice aiuta a proteggere la superficie cellulare dal danneggiamento chimico e meccanico. Inoltre, il glicocalice aiuta la mobilità delle cellule e svolge un ruolo fondamentale nel riconoscimento e nell'adesione cellulare.

Trasporto attraverso la membrana

La membrana è impermeabile a molecole grandi, ai nucleotidi, agli amminoacidi, soprattutto quelli polari. È una barriera semipermeabile, con la capacità di diffusione attraverso il doppio strato variabile in funzione del carattere idrofobico e della dimensione delle molecole. Non riescono ad attraversare la membrana molecole piccole idrofobiche.

è alta. B) Diffusione Facilitata: avviene attraverso proteine di membrana chiamate canali e trasportatori. Questi canali e trasportatori facilitano il passaggio di specifici soluti attraverso la membrana cellulare. La diffusione facilitata può essere di due tipi: - Trasporto passivo mediato da canali: i canali sono proteine transmembrana che formano pori attraverso i quali i soluti possono passare. Questi canali possono essere aperti o chiusi a seconda delle condizioni cellulari. Un esempio di trasporto passivo mediato da canali è il movimento degli ioni attraverso i canali ionici. - Trasporto passivo mediato da trasportatori: i trasportatori sono proteine transmembrana che legano specifici soluti e li trasportano attraverso la membrana cellulare. Questi trasportatori possono essere saturabili, cioè possono raggiungere una capacità massima di trasporto. Un esempio di trasporto passivo mediato da trasportatori è il trasporto del glucosio attraverso la membrana delle cellule. - Trasporto Attivo: avviene contro il gradiente di concentrazione e richiede energia sotto forma di ATP. Il trasporto attivo può essere di due tipi: - Trasporto attivo primario: avviene grazie all'idrolisi dell'ATP. Un esempio di trasporto attivo primario è la pompa sodio-potassio, che mantiene un elevato gradiente di concentrazione di sodio all'esterno della cellula e di potassio all'interno della cellula. - Trasporto attivo secondario: avviene sfruttando il gradiente di concentrazione creato da un trasporto attivo primario. Un esempio di trasporto attivo secondario è il trasporto del glucosio attraverso la membrana delle cellule intestinali, che avviene grazie al gradiente di sodio creato dalla pompa sodio-potassio. In conclusione, il trasporto passivo avviene senza consumo di energia e avviene per diffusione semplice o diffusione facilitata. Il trasporto attivo avviene contro il gradiente di concentrazione e richiede energia sotto forma di ATP.

è alta. La forza che sposta l’acqua si definisce Una proprietàpressione osmotica.inerente a questo concetto è l’osmolarità, che permette di calcolare la concentrazione deisoluti in una soluzione, che deve essere isotonica rispetto all’esterno. La differenza frainterno ed esterno muove l’acqua.

B) Diffusione Facilitata: serve a mettere in movimento ioni e grandi molecole polari comeamminoacidi, glucosio e nucleotidi. È un trasporto passivo che non richiede energia edavviene secondo quindi da una zona dove vi è maggiorgradiente elettrochimico,concentrazione ad una con minor concentrazione. Per molecole prive di carica, ilgradiente elettrochimico dipende dal gradiente di concentrazione, mentre per molecolealtamente cariche, da se stesso. La differenza di carica a cavallo della membrana conaccumulo di cariche negative sul lato citosolico è definita potenziale di membrana.Le modalità attraverso cui si instaura

questo tipo di diffusione, sono: - Le chiamate anche proteine vettore o si legano al soluto specifico Proteine Trasportatrici: Carrier, e subiscono cambiamenti di conformazione per trasferire il soluto attraverso la membrana. Nello specifico, si viene a creare un'interazione tra soluto e trasportatore per cui il quest'ultimo espone il primo cambiando conformazione. Trasportano principalmente molecole polari grandi non cariche. Se le proteine trasportano un solo soluto, si parla di diuniporto; cotrasporto quando, di norma, si trovano due soluti. In particolare, se questi vengono trasportati nella stessa direzione, si parla di simporto, mentre se vengono trasportati in direzioni opposte, di antiporto. Tra questa tipologia di trasporto ricordiamo il trasportatore del glucosio, la fonte da cui viene estratta energia, che ha 12 alfa eliche transmembrana. Es. Glut1. Possono essere soggetti ad inibizione competitiva, sono stereospecifici perché accettano un solo isomero e legano una

Una sola classe di molecole o un piccolo gruppo di molecole correlate formano un poro idrofilo per il passaggio del soluto nel doppio strato lipidico.

I Canali Ionici:

Nello specifico, sono proteine transmembrana, che permettono il passaggio rapido di ioni inorganici (fino ad un milione di ioni al secondo) secondo gradiente elettrochimico. Sono selettivi per un determinato ione, che deve avere carica e dimensione adatta per passare nel canale. Fluttuano da uno stato aperto ed uno chiuso e possono essere controllati da stimoli precisi. Ve ne sono alcuni che, invece, rimangono sempre aperti. Il canale per il potassio K, ad esempio, è costituito da più subunità proteiche e dal gruppo carbonile. Il poro è abbastanza largo da permettere il passaggio del K disidratato, dal quale tutte le molecole di acqua associate sono state rimosse come risultato delle interazioni tra il K e questi ossigeni carbonilici. Il sodio Na è troppo piccolo per interagire con gli ossigeni.

carbonilici del filtroselettivo, così rimane legato all’acqua in un complesso che è troppo grande per passareattraverso il poro del canale. Il canale per il sodio, altro esempio importante, non risente tantodell’attrazione dei carbonili, in quanto non li presenta al suo interno. Fa passare lo ione sullabase delle dimensioni ed é un canale sempre aperto. Vi sono poi i che lacanali ionici regolati,cellula può aprire e chiudere quando ha bisogno – stato e di – e sonoaperto, chiuso inattivazionei canali a controllo di a controllo di e a controllo I primi si trovanovoltaggio, ligando meccanico.nella cellula nervosa e i terzi nella fisiologia per i recettori della pressione.

- Trasporto Attivo: avviene contro gradiente elettrochimico, da dove la concentrazione èminore a dove è maggiore. Deve essere accoppiato ad una fonte di energia diretta o indiretta.In base a questo, distinguiamo due tipi di trasporto attivo:

• Trasporto attivo diretto
• Trasporto attivo indiretto

Trasporto Attivo viene accoppiato ad una reazione chimica esoergonica, come l'idrolisi dell'ATP. Le proteine di membrana che fungono da trasportatori sono chiamate pompe, perché spostano in modo selettivo composti specifici da una massa fluida ad un'altra. Le proteine di trasporto attivate dall'ATP sono dette ATPasi di trasporto. Un esempio specifico è la pompa sodio-potassio. Questa è un antiporto che sposta il sodio fuori dalla cellula (tre ioni) e potassio dentro (due ioni). Questo trasporto è accoppiato all'idrolisi di ATP ed è un movimento unidirezionale. Questo sistema serve a mantenere l'equilibrio osmotico (stessa quantità di soluti sia all'esterno della cellula) e a stabilizzare il volume cellulare.

Funzionamento: il sodio si lega alla pompa, che si auto-fosforila. La sua fosforilazione innesca cambiamenti di conformazione e il sodio viene scaricato all'esterno. La pompa si lega poi al K+

defosforilandosi e torna alla conformazione originale liberando il Kall'interno della cellula. Se interviene l'ouabaina, si blocca la pompa. In questo caso le cellule si gonfiano e talora scoppiano. Esistono poi pompe ATPasiche di tipo ABC, che tendono a buttar fuori il farmaco entrato. In questo caso, si dice che la cellula è diventata resistente al farmaco. • Trasporto Attivo dipende dal trasporto simultaneo di due soluti, uno che si muove secondo gradiente e l'altro che si muove contro. Può avvenire sia per sim-porto che per antiporto e di solito uno dei soluti è Na o H. Non viene utilizzata ATP, poiché viene sfruttato il gradiente del sodio per trasportare il glucosio all'interno della cellula contro gradiente. Utilità di questo trasporto: l'esempio di questa utilità è fornito da un enterocita. Sulla membrana apicale delle cellule epiteliali dell'intestino c'è un trasportatore.

che permette il passaggio del glucosio contro gradiente. Il processo è endoergonico, ma sostenuto dal flusso esoergonico degli ioni Na, a sua volta mantenuto dalla pompa sodio-potassio. Sulla membrana basale, il glucosio esce secondo gradiente per diffusione facilitata. (Il glucosio che è entrato nella membrana basale esce e attiva la pompa sodio-potassio. Fa dunque entrare potassio ristabilendo l'equilibrio.)

MEMBRANE INTERNE ED ORGANELLI

Sono importanti perché compartimentalizzano i vari spazi di membrana, che definiscono organelli citoplasmatici. La cellula eucariotica presenta un sistema di membrane interne ed organelli citoplasmatici provvisti di membrane:

• Sistemi di membrane interne e lume:
  1. Involucro nucleare
  2. Reticolo Endoplasmatico
  3. Apparato di Golgi
• Organelli provvisti di membrane:
  1. Mitocondri
  2. Cloroplasti
  3. Lisosomi
  4. Perossisomi
  5. Endosomi

TEORIA ENDOSIMBIONTICA

Si tratta di una teoria che sta alla base della nascita delle cellule eucariotiche.

Il nucleo delle cellule eucariotiche è rivestito da un involucro nucleare costituito da due membrane concentriche. Queste ultime presentano i pori nucleari, delle aperture a struttura rigida che permettono il passaggio di ioni e piccole molecole per diffusione e molecole più voluminose mediante trasporto attivo.

1. Involucro Nucleare: È una doppia membrana che circonda il nucleo di una cellula eucariotica attraversata da pori nucleari.
2. Reticolo Endoplasmatico: Se ne distinguono di diversi tipi.
• Reticolo Endoplasmatico Rugoso: È l'insieme di cisterne sul quale sono associati i ribosomi. Presenta inoltre sacculi e un lume. Cattura le proteine che vengono sintetizzate sui ribosomi a lui associati, coopera con la sintesi e lo smistamento delle proteine, effettua la maturazione delle proteine nel lume (ripiegamento con acquisizione della struttura terziaria, glicosilazione delle glicoproteine).

Smistamento delle proteine all'apparato di Golgi mediante trasporto vescicolare.

Reticolo endoplasmatico liscio: è privo di ribosomi, ma ha molteplici funzioni, tra cui quella di sintetizzare ormoni steroidei e fosfolipidi di membrana. Inoltre, svolge anche quella di detossificazione di molecole liposolubili e di deposito di calcio. A proposito proprio della sintesi di fosfolipidi, questi vengono una volta sintetizzati, inseriti solo nella metà citosolica del doppio strato. Per compensare alla mancanza del numero di lipidi anche nell'altra metà, intervengono le flippasi, che attraverso il movimento di flip flop, permettono una crescita uniforme di fosfolipidi nelle due metà trasferendone un po' anche nell'altra.

SMISTAMENTO DELLE PROTEINE

Questo processo avviene mentre la traduzione è in corso. La proteina viene trasportata mediante porinucleari, attraverso le membrane, per mezzo di vescicole.