I TRASPORTI DI MEMBRANA
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I TRASPORTI DI MEMBRANA Permeabilità selettiva Molecole e movimento cellulare • Trasporto passivo non consuma energia • Trasporto attivo consuma energia • Endocitosi macromolecole • Esocitosi Tipi di trasporto passivo • Diffusione • Osmosi • Diffusione facilitata Trasporto passivo Non è richiesta energia Le molecole si muovono perchè dotate di energa cinetica Tendenza all’aumento del grado di entropia Il movimento è dovuto al gradiente Differenze in concentrazione, pressione, carica Il movimento tende a equilibrare le concentrazioni Il movimento avviene secondo gradiente Equilibrio dinamico Diffusione • Le molecole si muovono per rendere uguali le concentrazioni es: ossigeno, anidride carbonica… Zolletta di zucchero TEMPO Diffusione facilitata • Membrana plasmatica è permeabile solo ad alcuni soluti • Permettono il passaggio di molecole polari, grandi e gli ioni a muoversi • Alcune formano canali, altre si legano al substrato • Sono specifiche. • Maggiore è il numero, più veloce è la diffusione • In genere trasportano le proteine delle cellule • Non consuma energia Trasporto facilitato • Le proteine di trasporto si legano con le molecole da trasportare • Cambiano la loro forma • Le molecole attraversano la membrana Osmosi • Forma speciale di diffusione • I fluidi si muovono verso le concentrazioni maggiori • Spesso coinvolge il movimento di acqua – Nelle cellule – Fuori dalle cellule Diverse concentrazioni e cellule • Ipotonico – La concentrazione dei soluti è maggiore dentro la cellula rispetto a fuori – Il solvente entra nella cellula • Isotonico – I soluti hanno una concentrazione pari all’interno e all’esterno delle cellule • Ipertonico – I soluti hanno una concentrazione maggiore fuori dalla cellula – Il solvente esce dalla cellula Osmosi •L’osmosi è una diffusione di acqua attraverso una membrana semipermeabile Nell’osmosi l’acqua si sposta da una soluzione nella quale la concentrazione di soluto è minore a una soluzione nella quale la concentrazione di soluto è maggiore. Uguale Maggiore concentrazione Minore di soluto concentrazione concentrazione di soluto di soluto Molecola di soluto Membrana selettivamente permeabile Molecole d’acqua H2O Molecola di soluto circondata da molecole d’acqua Movimento netto dell’acqua Soluzioni a diversa concentrazione Comportamento delle cellule poste in soluzioni con diversa concentrazione: Soluzione isotonica H2O Soluzione ipotonica Soluzione ipertonica H2O H2O H2O Cellula animale (1) Risulta normale H2O H2O (2) Si gonfia fino a scoppiare H2O (3) Si contrae Membrana plasmatica Cellula vegetale (4) Perde consistenza (5) È turgida (6) Si contrae H2O Osmosi inversa •L'osmosi inversa è il processo in cui si forza il passaggio delle molecole di solvente dalla soluzione più concentrata alla soluzione meno concentrata ottenuto applicando alla soluzione più concentrata una pressione maggiore della pressione osmotica. In pratica, l'osmosi inversa viene realizzata con una membrana che trattiene il soluto da una parte impedendone il passaggio e permette di ricavare il solvente puro dall'altra. Questo fenomeno non è spontaneo e richiede il compimento di un lavoro meccanico pari a quello necessario per annullare l'effetto della pressione osmotica. Il sistema è usato per desalinizzare le acque Plasmolisi •In cellule vegetali immerse in soluzione ipertonica si ha la riduzione del volume e quindi il distacco della membrana plasmatica dalla parete cellulare. Ciò generalmente causa prima la perdita di turgore e poi la morte della cellula. Trasporto attivo • Movimento di molecole contro gradiente di concentrazione • Richiede energia • Un esempio è la pompa sodio-potassio Trasporto attivo •La cellula spende energia per il trasporto attivo •Le proteine di trasporto possono spostare i soluti contro un gradiente di concentrazione attraverso il trasporto attivo, un processo che richiede ATP. Proteina di trasporto ATP Soluto 1 Legame con il soluto P ADP 2 Fosforilazione P La proteina cambia forma 3 Trasporto Il gruppo fosfato si allontana P 4 Proteina originaria TRASPORTATORI Esocitosi • Le molecole di grandi dimensioni vengono trasportate per esocitosi ed endocitosi • Le molecole e le particelle di grandi dimensioni attraversano la membrana mediante un processo chiamato esocitosi: una vescicola, delimitata da una membrana e ripiena di macromolecole, si fonde con la membrana plasmatica riversando fuori dalla cellula il proprio contenuto. Liquido extracellulare Vescicola Proteina Citoplasma Endocitosi Nel processo inverso all’esocitosi, l’endocitosi, la cellula ingloba le macromolecole o altre particelle, formando con la propria membrana delle vescicole nel citoplasma. Formazione della vescicola Endocitosi •L’endocitosi può avvenire in tre modi: – fagocitosi; – pinocitosi; – endocitosi mediata da un recettore. Particella di cibo da ingerire Membrana plasmatica Molecole legate ai recettori proteici TEM 54 000 Fagocitosi LM 230 Fossetta Citoplasma Pinocitosi Endocitosi mediata da un recettore TEM 96 500 Pseudopodio di un’ameba Membrane difettose • Membrane difettose possono sovraccaricare il sangue di colesterolo • Se i recettori del colesterolo nelle membrane sono pochi o non funzionano, il sangue può accumulare livelli elevati di colesterolo. Goccia di LDL Strato esterno fosfolipidico Vesicola Colesterolo Proteina Membrana plasmatica Recettore proteico Citoplasma
