Riassunto esame Biologia

LE PROTEINE DELLA MEMBRANA PLASMATICA

Negli organismi pluricellulari le cellule comunicano tra loro e con l’ambiente esterno attraverso la membrana

plasmatica

• Le proteine inserite nel doppio strato fosfolipidico con le loro porzioni idrofobiche (proteine integrali di

membrana) garantiscono le funzioni della membrana:

Alcune proteine di trasporto formano canali per il movimento di molecole polari e ioni

o attraverso la membrana

Alcune funzionano da recettori riconoscendo e legando specifiche molecole segnale presenti

o nell’ambiente extracellulare

Alcune proteine, proteine di adesione cellulare, permettono la comunicazione tra cellule

o adiacenti o con proteine esterne che, nei tessuti ed organi, si organizzano a formare la matrice

extracellulare

Alcune proteine di membrana sono marcatori che regolano il sistema immunitario: in assenza di

o queste proteine di riconoscimento, la cellula viene riconosciuta dall’organismo come estranea e

distrutta attraverso l’attivazione della risposta immunitaria

• Proteine periferiche, associate alle porzioni polari citoplasmatiche dei fosfolipidi o delle proteine

integrali, attraverso legami non covalenti

Alcune proteine stabilizzano il citoscheletro o sono proteine del citoscheletro

o Alcune servono a mantenere in posizione nella membrana le proteine integrali

o Alcune sono enzimi

o

Le membrane cellulari presiedono al trasporto di ioni e molecole dal versante citoplasmatico a quello

extracellulare, e viceversa. Tale passaggio garantisce il mantenimento della corretta concentrazione di

molecole ai due lati della membrana

• Trasporto passivo, le molecole e gli ioni si muovono secondo il gradiente di concentrazione, cioè vanno

dal lato dove la loro concentrazione è maggiore verso il lato dove la concentrazione è minore.

È la differenza di concentrazione che fornisce l’energia necessaria per questi

spostamenti

• Trasporto attivo, le molecole e gli ioni si muovono contro il loro gradiente di concentrazione, cioè dal

lato a concentrazione minore verso il lato a concentrazione maggiore.

Il trasporto attivo viene effettuato dalle pompe ioniche che lavorano contro gradiente di

o concentrazione, utilizzando energia derivata dall’ATP

Tale trasporto serve per generare differenze di potenziale elettrico, che prendono il nome di

o potenziale di membrana, ai due lati della membrana, e possono essere annullate in occasione

di particolari eventi cellulari, come nel caso dell’arrivo di un impulso nervoso sulla membrana di

una cellula muscolare

Il potenziale di membrana misura da -50 a -200 millivolt (il segno negativo indica che la carica

o all’interno della cellula è negativa rispetto a quella esistente all’esterno)

In tutte le cellule la concentrazione del Na+ è maggiore all’esterno; il K+ è maggiore nel

o citoplasma

• Trasporto per diffusione semplice, si verifica senza richiedere la presenza di proteine che

favoriscano il trasporto: le molecole di natura idrofobica, come i lipidi e gli ormoni steroidei,

diffondono liberamente attraverso il doppio strato lipidico della

membrana

È tipica di molecole a basso peso molecolare e di alcuni gas che hanno caratteristiche apolari,

o come la CO , l’O e l’N

2 2 2

La molecola di acqua può diffondere liberamente anche se lentamente perché ha dimensioni

o abbastanza ridotte per inserirsi tra le code idrofobiche dei fosfolipidi organizzati nel doppio strato

della membrana

Il trasporto osmotico di acqua serve a ridurre le differenze di concentrazione di soluti

 impermeabili alla membrana, incapaci di equilibrarsi da soli, presenti all’esterno e

all’interno della membrana. Il flusso di acqua si arresta quando le due soluzioni, interna

ed esterna alla membrana, raggiungono la stessa concentrazione di soluti (isotoniche)

Quando la soluzione esterna è ipotonica, cioè ha una concentrazione di soluti più bassa

 rispetto a quella interna, le molecole di acqua si muovono verso l’interno della cellula,

rigonfiandola

Quando la soluzione è ipertonica, cioè ha una concentrazione di soluti più elevata

 rispetto a quella interna, l’acqua si sposta dal citoplasma verso l’esterno facendo

raggrinzire la cellula

• Trasporto per diffusione facilitata, passaggio di molecole mediato da specifiche proteine integrali di

membrana, o

trans membrana, che attraversano tutto il doppio strato fosfolipidico con una o più porzioni di

natura idrofobica, e lasciano due porzioni idrofili che nel citoplasma cellulare e nell’ambiente

extracellulare

I trasportatori (o carrier), come ad esempio il trasportatore del glucosio, sono proteine che

o con i loro aminoacidi idrofilici creano una tasca nel doppio strato lipidico in cui si

inserisce la molecola da trasportare

La tasca si apre sul versante in cui la concentrazione della molecola è maggiore

 In seguito al legame della molecola, la proteina cambia conformazione, aprendo

 la tasca sul versante a concentrazione minore e favorendo il rilascio della

molecola legata

Il trasportatore ritorna quindi nella conformazione iniziare, per legare e trasportare

 una nuova molecola

Proteine canale, facilitano il passaggio di ioni come il sodio (Na+), il potassio (K+), il cloro (Cl-)

o e il calcio Canali a controllo di potenziale , aperti da variazione della differenza di potenziale

 ai due lati della membrana plasmatica

Canali a controllo di ligando , si aprono in seguito al legame di molecole segnale

 provenienti dall’ambiente esterno

Le cellule possono interagire tra loro o con molecole presenti nell’ambiente extracellulare, al fine di

modulare le proprie attività. La capacità delle cellule di interagire tra loro o con le proteine della matrice

extracellulare permette la formazione di tessuti efficienti

• Giunzioni cellula-cellula, garantiscono a più cellule vicine di stare unite per formare un unico tessuto,

ne mantengono l’integrità e quindi la funzione. Esistono tre diversi tipi:

Giunzioni comunicanti (gap junction), permettono il passaggio diretto di piccole molecole

o solubili e ioni da una cellula a quella vicina. Sono formate da proteine, dette

connessine, che si organizzano in strutture, chiamate

connessoni

Giunzioni aderenti (giunzioni dipendenti da caderine, hanno il compito di garantire la

o resistenza delle membrane cellulari nei confronti di forze di trazione e stiramento,

rinforzando il tessuto, mettendo in diretto contatto il citoscheletro di

una cellula con quello della cellula vicina, creando attraverso le

caderine, una continuità struttura

Giunzioni occludenti, uniscono strettamente le membrane di cellule adiacenti impedendo il

o passaggio di liquidi. In queste strutture si organizzano proteine della famiglia delle

occludine

• Giunzioni cellula-matrice extracellulare, la matrice extracellulare è una struttura reticolare che

mantiene la struttura fisica degli organi, conservando la loro integrità e i corretti rapporti spaziali

o tra i loro componenti

determina lo stato di idratazione dei tessuti e influenza gli scambi tra sangue e cellule

o influenza la forma, l’adesione, la migrazione e la proliferazione cellulare, in occasione di processi

o fisiologici o processi patologici

è in grado di presiedere alla formazione degli epiteli

o

Può assumere forme diverse: rigida nell’osso, flessibile nella cartilagine, gelatinosa in tessuti

connettivi di vasi

È formata da:

una componente fibrillare, rappresentata da proteine fibrillari e proteine non collageniche

 funzione: scaricare le forze di trazione e mantenere l’architettura dell’organismo

o

una sostanza fondamentale, costituita da zuccheri complessi di grandissime dimensioni, quali

 l’acido ialuronico e i proteoglicani

funzione: sopporta stimoli di tipi pressorio

o i proteoglicani dispongono di uno scheletro proteico legato covalentemente a lunghe

o catene polisaccaridi che, chiamate glicosaminoglicani, e immagazzinano i fattori solubili

implicati nella proliferazione cellulare e li presentano alle cellule immerse nella matrice

extracellulare

Le proteine che mediano le interazioni tra le proteine della matrice extracellulare e la cellula sono le

integrine.

Proteine della superficie cellulare che svolgono la funzione di recettori, sovraintendono alla motilità

cellulare e garantiscono l’invio nel citoplasma di segnali che influenzano l’espressione di geni coinvolti

nella progressione della cellula nel ciclo vitale e nella sua proliferazione

Il meccanismo di comunicazione più utilizzato da parte delle cellule è quello dei messaggeri chimici,

molecole segnale sintetizzate e secrete da una cellula che modificano l’attività di una cellula bersaglio

se le cellule bersaglio sono poste in stretta vicinanza alle cellule che li hanno prodotti, le molecole

 segnale sono dette fattori paracrini

le cascate do reazioni chimiche che si innescano in risposta ai fattori paracrini prendono nel loro

o complesso il nome di vie di trasduzione del segnale

se le cellule sono poste a distanza dal sito di produzione, le molecole segnale sono dette fattori

 endocrini rappresentati per lo più da ormoni che diffondono attraverso il circolo ematico

La cellula bersaglio recepisce il segnale legando il messaggero chimico attraverso uno specifico recettore,

localizzato sulla membrana plasmatica. Il legame delle molecole idrofiliche ai propri recettori di membrana

innesca una cascata di reazioni che coinvolge numerose molecole citoplasmatiche e termina con la

regolazione (attivazione o inibizione) di fattori di trascrizione nel nucleo, i quali regolando l’espressione dei

geni, innescano le risposte cellulari che dipendono dal tipo di molecola segnale e dal recettore che la

riconosce sulla cellula bersaglio

I fattori idrosolubili comprendono:

i fattori di crescita, regolano la crescita, la divisione cellulare e il differenziamento; appartengono a

 diverse famiglie dei fattori di crescita dei fibroblasti e la famiglia dei fattori di crescita trasformanti

gli ormoni peptidici

 i neurotrasmettitori, piccoli peptidi, o aminoacidi singoli, rilasciate dalle cellule nervose per modulare

 l’attività di altre cellule nervose o di cellule di diverso tipo, poste in vicinanza o in tessuti diversi, dove i

segnali arrivano attraverso il corrente circolatorio o agiscono con meccanismi simili a quelli dei fattori

di crescita e degli ormoni

Le risposte indotte nella cellula sensibile al segnale dipendono dal tipo di segnale, dalla sua integrazione con

altri stimoli che arrivano alla cellula e dalla capacità della cellula di captare il segnale, avendo a disposizione

recettori specifici. Tra i recettori cellulari si distinguono:

• i recettori per i fattori di crescita con attività chinasica intrinseca, genera