La membrana plasmatica - parte 1

Attraversamento dello stato lipidico

• Questo processo serve per modificare la composizione dello strato fosfolipidico. È un processo poco frequente che richiede energia, catalizzato da 3 enzimi che svolgono rispettivamente 3 movimenti diversi: uno dall'alto verso il basso, uno dal basso verso l'alto e l'altro in modo casuale (flippasi, floppasi, scramblasi).

Fluidità di membrana

• La fluidità della membrana è determinata dalla temperatura e dalla diversa composizione fosfolipidica. La temperatura di fusione del doppio strato è definita temperatura di transizione. Se la temperatura è maggiore rispetto alla temperatura di transizione, allora la membrana risulterà più fluida, ma ci sarà comunque un movimento ordinato dei fosfolipidi. Se invece la temperatura è inferiore a quella di transizione, la membrana risulterà gellificata, implicando una minore capacità di movimento dei fosfolipidi.

Fattori che...

• INFLUENZANO LA FLUIDITÀ DI MEMBRANA:
  • LUNGHEZZA DELLE CODE IDROFOBE
  • PRESENZA DI COLESTEROLO (cellule animali)
  • PRESENZA DI CODE IDROCARBURICHE INSATURE
  • PRESENZA DI PROTEINE (diminuisce la fluidità)
• LIPIDIC RAFT:

  Zone a densità maggiore costituite dalla stessa classe di Fosfolipidi con code idrofobe lunghe. In queste zone si concentrano le proteine integrali che formano DOMINI LIPOPROTEICI DI MEMBRANA, ossia zone a ridotta mobilità (proteine) che svolgono specifiche funzioni. Le proteine integrali possono legarsi ai FILAMENTI DI ACTINA DEL CITOSCHELETRO, alla MATRICE EXTRACELLULARE e alle PROTEINE DI ALTRE CELLULE costituendo così un determinato tipo di giunzione cellula-cellula.

• ASIMMETRIA DI MEMBRANA:

  L'asimmetria della membrana plasmatica è dovuta alla diversa composizione fosfolipidica che compongono i 2 foglietti da cui è costituita la membrana. Ma non solo, i 2 foglietti differiscono anche perché nel...

foglietto ESOPLASMATICO (rivolto verso l'esterno) si trovano degli OLIGOSACCARIDI legati a proteine e lipidi e perché le PROTEINE TRASMEMBRANA hanno il gruppo-NH rivolto verso l'esterno e quello CARBOSSILICO (COOH, COO) rivolto verso il citoplasma. Un esempio di fosfolipide che copre un ruolo fondamentale nella composizione dei 2 foglietti è la FOSFATIDILSERINA che tipicamente è contenuta nel foglietto CITOPLASMATICO, ma quando questo fosfolipide si trova nel foglietto ESTERNO funge da segnale APOPTODICO (l'apoptosi è il processo per il quale una cellula si "autodistrugge") e questo stimola la fagocitosi dei resti della cellula da parte di quelle che la circondano. Anche la FORMA DEI FOSFOLIPIDI ha un ruolo determinante nel stabilire la curvatura del doppio strato e la posizione dello stesso fosfolipide nel foglietto esterno o interno. RUOLO DEGLI OLIGOSACCARIDI - PROTEZIONE: Complessi di oligosaccaridi formano il GLICOCALICE. Il

Il glicocalice protegge le cellule come gli enterociti dagli enzimi digestivi e dai batteri della flora intestinale.

Fungono da segnali di riconoscimento per le altre cellule, formando dei complessi antigenici detti istocompatibilità. Se le cellule hanno antigeni diversi (prendete un trapianto) l'organismo le attacca (come nel caso dei gruppi sanguigni).

La cellula ha una composizione molto diversa rispetto a quella dell'ambiente circostante, in particolare necessita di alcune sostanze per svolgere le proprie reazioni e per espellere i scarti di quelle reazioni. Inoltre, la cellula è in grado di accumulare sostanze a concentrazioni molto diverse da quelle dell'ambiente. La cellula compie dei trasporti selettivi (che possono essere mediati da proteine di trasporto), ossia importa ed esporta determinate sostanze. La permeabilità selettiva permette l'ingresso e la fuoriuscita di determinate sostanze.

SEMPLICE Non richiede utilizzo di energia, coinvolge molecole molto piccole (CO2, O2 ecc), la diffusione semplice avviene attraverso il flusso netto di molecole che avviene per GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE, ossia il flusso avviene dalla parte dove la sostanza è più concentrata a dove è presente in minor quantità. TRANSPORTO ATTIVO Richiede utilizzo di energia, coinvolge molecole più grandi come ioni e macromolecole come il glucosio. Il trasporto attivo avviene attraverso proteine di trasporto che spostano le molecole contro il gradiente di concentrazione, ossia dalla parte dove la sostanza è presente in minor quantità a dove è più concentrata. ENDOCITOSI Processo mediante il quale la cellula ingloba particelle o sostanze dall'esterno formando una vescicola che si fonde con il citoplasma. ESOCITOSI Processo mediante il quale la cellula espelle sostanze o particelle all'esterno attraverso la fusione di una vescicola con la membrana plasmatica.

FACILITATA
Non richiede utilizzo di energia, avviene per gradiente di concentrazione ed elettrochimico che funziona esso stesso da fonte di Energia Potenziale

TRANSPORTO ATTIVO
Avviene grazie all'azione delle proteine di trasporto, il processo RICHIEDE ENERGIA

DIFFUSIONE
La diffusione è la capacità delle molecole di diffondersi nello spazio, deriva dall'ENERGIA CINETICA DELLE PARTICELLE, mentre una maggiore concentrazione della sostanza implica un accumulo di energia potenziale.

OSMOSI
Rispetto alla diffusione semplice l'osmosi riguarda il passaggio del SOLVENTE e non del SOLUTO, in risposta alla diversa CONCENTRAZIONE di quest'ultimo. Il flusso avviene dalla parte dove la soluzione è PIÙ concentrata verso la parte dove la soluzione è MENO concentrata, ossia secondo gradiente di concentrazione.

PRESSIONE OSMOTICA = pressione della colonna d'acqua nel momento in cui si raggiunge l'EQUILIBRIO DINAMICO (quando non varia)

più la concentrazione del solvente nelle 2 parti della soluzione)

Una soluzione può essere:

• IPOSMOTICA (minore concentrazione del soluto)
• IPEROSMOTICA (maggiore concentrazione del soluto)

La cellula può trovarsi in queste situazioni, ma necessità di contrastare l'osmosi perché il flusso netto d'acqua all'interno o all'esterno della stessa la ucciderebbe.

Quindi quali sono i meccanismi per cui la cellula riesce a CONTRASTARE l'osmosi:

• CELLULA VEGETALE = VACUOLO
• CELLULA ANIMALE = CANALI/POMPE IONICHE
• CELLULE UNICELLULARI EUCARIOTICHE = VACUOLO CONTRATTILE

TRANSPORTI MEDIATI DA PROTEINE

La cellula scambia SOSTANZE NUTRITIVE e IONI con l'ambiente circostante.

Le proteine che sono coinvolte in questi scambi possono essere:

• PROTEINE CANALE: Trasportano sostanze per diffusione facilitata, possono essere poco specifici oppure dedicati al passaggio di una sola sostanza.
• PROTEINE VETTRICI

svolgere sia trasporti attivi sia passivi. Queste molecole legando una particolare molecola o ione, cambiano conformazione rilasciando la molecola o ione all'interno della cellula. Il cambio conformazionale avviene tramite il legame con ATP.

MODELLO DI CONFORMAZIONE DELLE PROTEINE VETTRICI

Le proteine vettrici presentano le seguenti caratteristiche e funzionano in generale in questo modo:

• SITO DI LEGAME A: Affine per una SPECIFICA molecola rivolta nella parte dove è più CONCENTRATA. Questo legame causa un CAMBIO CONFORMAZIONALE. Nei processi endoergonici viene legato ATP per ricavare l'energia necessaria per il cambio di conformazione.
• SITO DI LEGAME B: La molecola legata nel sito A viene trasferita nel SITO B che presenta minore affinità per la molecola e la rilascia all'interno/esterno della cellula. A questo punto la proteina recupererà la CONFORMAZIONE ORIGINALE.

CONFRONTO TRA DIFFUSIONE SEMPLICE E FACILITATA

LA DIFFUSIONE FACILITATA rallenta

All'aumentare della concentrazione della molecola in questione perché i trasportatori si SATURANO, mentre per la diffusione facilitata questo non avviene e all'aumentare della concentrazione soluto aumenta la velocità di diffusione.

VETTORE DEL GLUCOSIO

Si trova sulle membrane delle CELLULE EPATICHE, questa proteina si chiama GLUT1 e trasporta glucosio dal SANGUE (dove è più concentrato) alla CELLULA.

Il Vettore presenta una conformazione detta T1, dove il sito di legame AFFINE PER IL GLUCOSIO è rivolto verso l'ESTERNO e una conformazione detta T2 dove il sito di legame MENO AFFINE PER IL GLUCOSIO la rilascia all'interno della cellula.

Il glucosio nella cellula si lega ad altre molecole di glucosio per formare GLICOGENO.

TRANSPORTI ACCOPPIATI

Nei transporti accoppiati avviene un doppio scambio di sostanze, solitamente questo meccanismo comprende l'importazione/esportazione di una molecola (o ione), legando allo stesso tempo un altro ione.

In particolare, una sostanza sfrutta il gradiente di concentrazione favorevole all'altra per muoversi CONTRO GRADIENTE.

Il trasporto può essere:

• SIMPORTO: le 2 sostanze seguono la stessa direzione
• ANTIPORTO: le 2 sostanze vengono trasportate in direzioni opposte