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A.W.R. - Young Doctors
Pagina 1 di 7
16.10.2003
Questi operano schermando la carica dello ione trasportato, per farlo penetrare nell'interno idrofobico del doppio strato lipidico.
Es di TMI: valinomicina (trasporta K+);
Es di FC: gramicidina A (canale ionico più semplice e meglio caratterizzato, permette il flusso di cationi monovalenti).
Proteine trasportatrici e trasporto attivo di membrana.
Trasportatore saturo: velocità di trasporto massima.
Il soluto trasportato in genere non è modificato covalentemente dalla proteina trasportatrice.
UNIPORTI: trasportano un singolo soluto da un lato all'altro della membrana a una velocità determinata da Vmax e Km (costante di legame caratteristica per il soluto).
TRASPORTORI ACCOPPIATI: il trasferimento di un soluto dipende dal trasferimento simultaneo o sequenziale di un secondo soluto, sia nella stessa direzione: simporto, che in direzione opposta: antiporto.
Le proteine trasportatrici trasferiscono in soluto
Attraverso il doppio stratolipidico subendo cambiamenti conformazionali reversibili che espongono alternativamente il sito di legame per il soluto prima su di un lato della membrana e poi sull'altro.
La pompa di membrana Na+ - K+ è una APTasi. Il potassio ha concentrazione più alta all'interno della cellula, il sodio ha concentrazione più alta all'esterno della cellula.
Il trasporto di sodio e potassio ionici è strettamente accoppiato con l'idrolisi di ATP. Il trasporto degli ioni e l'idrolisi di ATP possono avvenire soltanto quando sodio e ATP sono presenti all'interno dei fantasmi e potassio è presente all'esterno della cellula. Per ciascuna molecola di ATP idrolizzata tre ioni sodio sono pompati fuori e due ioni potassio sono pompati dentro.
Durante il ciclo di pompaggio, il gruppo fosfato terminale dell'ATP è trasferito ad un residuo di acido aspartico dell'ATPasi ed è successivamente
L'ATPasi sodio-potassio è necessaria per mantenere l'equilibrio osmotico e stabilizzare il volume cellulare. L'ATPasi è elettrogenica: forma una corrente netta attraverso la membrana, creando un potenziale elettrico con l'interno negativo rispetto all'esterno. L'ATPasi sodio-potassio ha un ruolo diretto nella regolazione del volume cellulare: controlla la concentrazione dei soluti all'interno della cellula, regolando le forze osmotiche che fanno gonfiare o raggrinzare la cellula.
Alcune pompe Ca2+ sono anch'esse ATPasi legate alla membrana. Il calcio è molto più concentrato nell'ambiente extracellulare che nel citosol. La pompa Ca2+ più conosciuta nel citosol è un'ATPasi di membrana presente nel reticolo sarcoplasmatico. L'ATPasi sodio-potassio e quella del calcio sono proteine omologhe. In entrambi i casi, la grossa subunità catalitica esiste in isoforme multiple.
sembra possedere 10 α-eliche puntative transmembrana ed è fosforilata durante il ciclo di pompaggio.®A.W .R. - Young D o c tors .c om Pagina 2 di 7 16.10.2003 Gli enzimi di membrana che sintetizzano ATP sono ATPasi di trasporto che lavorano alla rovescia. Invece di essere l'idrolisi dell'ATP a promuovere il trasporto degli ioni, sono i gradienti di H+ attraverso queste membrane che attivano la sintesi di ATP da ADP + Pi. L'enzima che normalmente sintetizza l'ATP è chiamato ATP sintasi e può lavorare in entrambe le direzioni a seconda delle condizioni. L'ATP sintasi è responsabile della produzione di quasi tutto l'ATP nella maggior parte delle cellule. Il trasporto attivo può essere spinto da gradienti ionici. Proteine trasportatrici spinte da sodio ionico nella membrana plasmatica regolano il pH del citosol. Es: ENZIMI LISOMIALI: funzionano meglio al pH basso di circa 5; ENZIMI CITOSOLICI: funzionano meglio albase della regolazione del pH. Le proteine trasportatrici sono localizzate in modo diverso sulla membrana apicale e basolaterale delle cellule, consentendo il movimento selettivo di ioni e molecole per mantenere l'omeostasi del pH. Inoltre, l'attività delle pompe protoniche, che trasportano attivamente gli ioni idrogeno fuori dalla cellula, contribuisce alla regolazione del pH. Queste pompe sono fondamentali per mantenere un ambiente cellulare leggermente acido. Infine, l'attività degli enzimi che partecipano alle reazioni di tamponamento dell'acido carbonico/bicarbonato è essenziale per mantenere l'equilibrio del pH. Questi enzimi catalizzano la conversione dell'acido carbonico in bicarbonato e viceversa, aiutando a mantenere il pH stabile. In conclusione, la regolazione del pH è un processo complesso che coinvolge diversi meccanismi e proteine trasportatrici per mantenere l'omeostasi acido-base all'interno delle cellule.La base del trasporto transcellulare di soluti. Le proteine trasportatrici sono distribuite asimmetricamente nella membrana plasmatica e contribuiscono così al trasporto transcellulare di soluti assorbiti. In molte cellule epiteliali l'area della membrana plasmatica è enormemente accresciuta dalla formazione di migliaia di microvilli.
Canali ionici e proprietà elettriche delle membrane. Le proteine canale formano pori idrofilici lungo le membrane. Porine: proteine che formano canali presenti nella membrana esterna dei batteri, dei mitocondri e dei cloroplasti. Questi canali sarebbero disastrosi se connettessero l'interno della cellula con lo spazio extracellulare.
Canali ionici: perché trasportano soprattutto ioni inorganici. I canali ionici sono selettivi per un dato ione e fluttuano fra stati aperti e chiusi. Selettività ionica: i pori in certi punti sono abbastanza stretti da forzare gli ioni ad entrare in intimo contatto con le pareti del canale.
così che possono passare solo ioni di dimensioni e carica appropriate. ®A.W .R. - Young D o c tors .c om Pagina 3 di 7 16.10.2003 I canali ionici hanno delle chiuse che si aprono, in risposta ad uno stimolo specifico, brevemente e si richiudono poi di nuovo. I tipi di canali ionici che dipendono da diversi stimoli sono: canali regolati dal voltaggio (cambiamento del voltaggio di membrana); canali regolati meccanicamente (stress meccanico); canali regolati da ligandi (attacco di un ligando): canali regolati da un trasmettitore (neurotrasmettitore); canali regolati da ioni (mediatore intracellulare, ione); canali regolati da nucleotidi (mediatore intracellulare, nuclotide). Canali ionici più comuni: quelli permeabili soprattutto al potassio. Il potenziale di membrana nelle cellule animali dipende soprattutto dai canali che perdono potassio e dal gradiente di potassio attraverso la membrana plasmatica. Un potenziale di membrana si forma quando c'è una differenza dicaricaelettrica sui due lati di una membrana. L'ATPasi sodio-potassio aiuta a conservare l'equilibrio osmotico attraverso la membrana cellulare mantenendo bassa la concentrazione intracellulare di sodio. Potassio: pompato attivamente nella cellula dalla ATPasi sodio-potassio e si può muovere liberamente dentro e fuori attraverso i canali che permettono il passaggio del potassio nella membrana plasmatica, definisce il potenziale di membrana a riposo. L'equazione di Nernst esprime la condizione di equilibrio in modo quantitativo. Il potenziale a riposo decade solo lentamente quando si ferma la pompa sodio-potassio. La differenza di potenziale attraverso la membrana plasmatica di una cellula animale a riposo varia tra -20 mV e -200 mV. La funzione di una cellula nervosa dipende dalla sua struttura allungata. Compito di un neurone: ricevere, condurre, trasmettere segnali. Un neurone consiste di un corpo cellulare da cui si irradiano numerosi processi lunghi e sottili. Lungo l'assone: porta i segnali.Il neurone è costituito da un corpo cellulare, che contiene il nucleo e altre strutture cellulari, e da prolungamenti chiamati dendriti e assone.
I dendriti si estendono dal corpo cellulare come antenne e forniscono una superficie ingrandita in grado di ricevere segnali dagli assoni di altre cellule nervose.
Il segnale nel neurone è un cambiamento del potenziale elettrico attraverso la membrana plasmatica. Il potenziale di azione può portare un messaggio senza attenuazione da un capo all'altro del neurone.
I canali cationici regolati dal voltaggio sono responsabili della generazione dei potenziali di azione nelle cellule eccitabili elettricamente.
Il potenziale di azione è scatenato da una depolarizzazione della membrana ad un valore meno negativo. Nelle cellule nervose e dei muscoli scheletrici, la depolarizzazione è causata dall'apertura dei canali ionici del sodio regolati dal voltaggio.
La depolarizzazione di una piccola area si auto amplifica sufficientemente a depolarizzare regioni confinanti di membrana, fino ad...
arrivare a coinvolgere l'intera membrana plasmatica. I segnali del potassio regolati dal voltaggio si aprono così che il flusso temporaneo di sodio verso l'interno della cellula sia rapidamente superato da un efflusso di potassio. Cinetica più lenta rispetto a quella del sodio, vengono anche chiamati canali ritardati del potassio.
La mielinazione aumenta la velocità e l'efficienza della propagazione del potenziale di azione nelle cellule nervose. Guaina mielinica: aumenta di molto la velocità alla quale un assone può condurre un potenziale di azione. La mielina è formata nelle cellule di Scwann nei nervi periferici e oligodendriciti nel sistema nervoso centrale. La guaina che ricopre l'assone è interrotta a livello dei nodi di Ranvier, dove sono concentrati quasi tutti i canali del sodio dell'assone.
Un potenziale d'azione si propaga lungo un assone mielinato (saltando da nodo a nodo): CONDUZIONE SALTATORIA. Due
vantaggi: I potenziali d'azione viaggiano più veloci; L'energia metabolica viene conservata perché l'eccitazione attiva è confinata alle piccole regioni di membrana plasmatica assonale a livello dei nodi di Ranvier. I canali cationici regolati dal voltaggio sono correlati sia per l'aspetto evolutivo che strutturale. Nelle cellule endocrine e negli oociti i potenziali d'azione dipendono da canali del Ca++ regolati dal voltaggio, invece che dai canali del sodio. Qualsi
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