Fisiologia Generale - Appunti

Cellula

Produzione di energia

Insieme di processi di trasporto sintesi e regolazione

Processi coinvolti nello svolgimento di processi complessi

• Cellule hanno dimensioni molto variabili, a seconda della loro funzione
• Ciascun organello all'interno della cellula è delimitato da una membrana

Membrana

• Barriera selettiva
• Contenere enzimi
• Contenere sistemi di trasporto
• Siti di riconoscimento

1. Isolamento fisico
2. Regolazione degli scambi
3. Supporto strutturale

Barriera selettiva

• Ricevere informazioni
• Import-export molecole
• Capacità di espansione

La membrana è costituita da un doppio strato fosfolipidico in cui sono immerse proteine

• Membrana composta da:
  • Lipidi
  • Proteine
    • Periferiche
    • Integrali

1. Lipidi - Barriera
2. Proteine

I fosfolipidi in acqua possono formare 3 strutture:

• Micella
• Liposoma
• Doppio strato

• Composizione lipidica determina fluidità membrana; stretto impacchettamento code minore fluidità; lunghezza varia da 14-22 atom) M C
• Presenza di un doppio legame (coda insatura) rende la membrana più fluida
• Membrana fluida
  • Permette diffusione laterale proteine di membrana
  • Permette fusione
• In cellule animali il colesterolo regola la fluidità della membrana
• Due strati della membrana hanno composizione differente:
  • Glicolipidi (presenti nello strato esterno)
  • Glicoproteine
• Zuccheri presenti nello strato esterno della membrana formano il glicocalice
• Oligosaccaridi sulla superficie cellulare permettono un marker identificativo
• Glicocalice importante nel riconoscimento cellula-cellula
• Glicocalice importante anche nella risposta infiammatoria

PROTEINE PLASMAMEMA

• INTRINSECHE
• ESTRINSECHE
• TRANSMEMBRANA
• SCORREVOLI LATERALMENTE

α-ELICHE HANNO AMMINOACIDI IDROFOBICI ➔ DOMINIO NECESSARIO PER INTERAZIONE CON I LIPIDI DI MEMBRANA

FUNZIONI PROTEINE MEMBRANA

• TRASPORTATORI
• COLLEGAMENTO
• RECETTORI
• ENZIMI

SET PROTEICO SU MEMBRANA DELINEA FUNZIONI SPECIFICHE CELLULA

PERMEABILITÀ BILAYER LIPIDICO

• GAS (SI)
• PICCOLE MOLEC. POLARI NON CARICHE (SI)
• MOLECOLE LIPOFILI (SI)
• MOLECOLE POLARI CARICHE (NO)
• IONI (NO)

BILAYER LIPIDICO IMPERMEABILE A MOLECOLE IDROFILI

PROTEINE DI TRASPORTO

1. PROTEINE CARRIER
2. PROTEINE CANALE

PROTEINE UTILIZZATE DALLA MEMBRANA PER TRASPORTO DI MOLEC. E SOSTANZE

TIPI DI TRASPORTO

• DFFUSIONE SEMPLICE
• DFFUSIONE FACILITATA
• OSMOSI

TONICITÀ - MISURA CHE INDICA COME UNA SOLUZIONE INFLUISCE SUL VOLUME CELLULARE

OSMOLARITÀ - MISURA CHE INDICA LA CONCENTRAZIONE TOTALE DI SOLUTI IN UNA SOLUZIONE

LA TONICITÀ DIPENDE DAI SOLUTI NON PERMEANTI

SOLUZIONE ISOTONICA ≈ 300 MOSM

PROCESSI

PASSIVI ➔ DIFFUSIONE SEMPLICE, DIFFUSIONE FACILITATA

(SECONDO GRADIENTE, NON RICHIEDONO ENERGIA)

ATTIVI ➔ TRASPORTO ATTIVO PRIMARIO, TRASPORTO ATTIVO SECONDARIO

(CONTRO GRADIENTE, RICHIEDONO ENERGIA)

• DFFUSIONE SEMPLICE ➔ DISTANZE BREVI
• DFFUSIONE FACILITATA ➔ SOLITAMENTE PRESENTA UNA PROTEINA VETTRICE CHE CAMBIA CONFORMAZIONE SPOSTANDO UNA MOLECOLA DA UN LATO ALL'ALTRO DELLA MEMBRANA
  • CARRIERS, DOTATI DI SPECIFICITÀ, SOGGETTI A SATURAZIONE
  • SI COMPORTANO QUASI COME DEGLI ENZIMI

LEGGE DI FICK ➔ DFFUSIONE AUMENTA LINEARMENTE ALL'AUMENTARE DELLA CONCENTRAZIONE

TALE LEGGE NON VIENE RISPETTATA PROPRIO PERCHÉ I CARRIERS SONO SOGGETTI A SATURAZIONE

SE TUTTE LE PROTEINE VETTRICI SONO OCCUPATE ➔ VELOCITÀ COSTANTE

I CARRIERS, COME GLI ENZIMI, SONO SOGGETTI ALL'AZIONE DI INIBITORI COMPETITIVI

TRASPORTO ATTIVO

MOLTA ENERGIA, MA MOVIMENTO CONTRO GRADIENTE

ENERGIA UTILIZZATA: ATP/GTP

GRADIENTI TRANSMEMBRANA ➔ CONCENTRAZIONE O ELETTROCHIMICI

1. POMPE ATP-DIPENDENTI (POMPA Na⁺, K⁺)
   • 3 Na⁺ FUORI, 2 K⁺ DENTRO (DISPENDIO ATP)
2. TRASPORTI ACCOPPIATI
   • UNIPORTO → TRASPORTA UNA MOLECOLA
   • SIMPORTO → TRASPORTO DUE MOLEC. NELLA STESSA DIREZIONE
   • ANTIPORTO → TRASPORTO DUE MOLEC. IN DIREZIONI OPPOSTE

Il Potenziale di Equilibrio

Si genera quando la forza dovuta al gradiente di concentrazione eguaglia il flusso del potenziale elettrico

Il potenziale di equilibrio può essere calcolato con l'equazione di Nernst:

             E =                                                                            RT log    .                    [C]₁                                                                                   ----                           ------                                                                                                                     zF                                [C]_t                                      E =  58 mV                                  [C]_i                                                                        log 10                                                                                   [C]_t

Na⁺ +62 mV

K⁺ -92 mV

Cl^- -92 mV

Ca²⁺ 0 mV

Ca²⁺ +125 mV

→ Se il potenziale di membrana è vicino al potenziale di equilibrio dello ione, allora spostamento ione a determinare se la membrana è permeabile a quello specifico ione

             E_Na    >    +67 mV                                 [forza dello ione]

V_m = - 80 [potenziale di membrana]

Se apro i canali del Na⁺, questo ione subira una forza molto elevata sia per gradiente che per forza elettrica che spingera il Na⁺ all'interno della cellula

I^​_m scorrera proporzionale alla differenza di potenziale della membrana e al suo potenziale di equilibrio

Na⁺ subisce due forze opposte nel caso di apertura dei canali: il gradiente di concentrazione spinge il potassio fuori, ma la forza elettromotrice lo spinge dentro (fuori carica positiva, dentro negativa)

Si ha un flusso di K⁺ molto meno netto di quello di Na⁺

Nella membrana sono presenti dei canali per il potassio sempre aperti (canali passivi per K⁺)

Per questo motivo il potenziale di membrana si avvicina al potenziale di equilibrio del K⁺

MA potenziale membrana ≠ potenziale equilibrio K⁺

Questo perché la membrana è permeabile a differenti specie ioniche ma con permeabilità diversa

Potenziale di Diffusione

Si genera quando la membrana è permeabile in misura diversa alle varie specie ioniche

→ Potenziale di membrana ≠ potenziale equilibrio di alcuna delle specie ioniche

→ Specie ioniche non sono all'equilibrio elettrochimico

→ Il potenziale di diffusione non si mantiene indefinitamente

Il decadimento delle concentrazioni ioniche ai due lati della membrana non avviene grazie alla continua attività della pompa Na/K

Una pompa crea due flussi attivi, di intensità esattamente uguale a due flussi passivi (di Na verso l'interno e K verso l'esterno) che sono i veri "generatori" del potenziale di riposo