Trasporto/
diffusione/Osmosi
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La membrana plasmatica è una
struttura dinamica
Si tratta di un doppio strato fosfolipidico con proteine integrate.
La consistenza oleosa del doppio strato consente i movimenti
laterali delle proteine lungo la membrana; per questo motivo,
si parla di «modello a mosaico fluido».
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
Foto al microscopio elettronico di una sezione della
membrana cellulare di un globulo rosso
Le membrane cellulari sono
semipermeabili
Le membrane cellulari sono selettivamente
permeabili, dette anche semipermeabili, in
quanto permettono il passaggio solo di alcune
sostanze e non di altre.
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Le proteine integrate nella membrana
plasmatica svolgono molte funzioni
Le proteine integrali attraversano la membrana da parte a
parte e ne determinano in larga misura le funzioni specifiche.
Le proteine canale permettono alle molecole o agli ioni di
attraversare la membrana; le proteine di trasporto
assistono le sostanze nel passaggio.
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Le proteine integrate nella membrana
plasmatica svolgono molte funzioni
Le proteine di riconoscimento aiutano la cellula a
riconoscere elementi estranei e a innescare le reazioni
immunitarie.
Le proteine recettrici sono dotate di un sito di legame
che aggancia specifiche molecole segnale.
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Le proteine integrate nella membrana
plasmatica svolgono molte funzioni
Le proteine enzimatiche svolgono reazioni metaboliche.
Le proteine di giunzione sono implicate nella formazione
dei collegamenti tra cellule adiacenti, usati anche per la
comunicazione intercellulare.
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La membrana plasmatica regola gli
scambi della cellula
Alcune piccole molecole o ioni, come il diossido di
carbonio (CO2), l’ossigeno (O2), il glucosio (C6H12O6)
e l’acqua (H2O), attraversano la membrana per
diffusione, un processo di trasporto passivo.
La diffusione può essere di due tipi:
•diffusione semplice;
•diffusione facilitata.
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La membrana plasmatica regola gli
scambi della cellula
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La membrana plasmatica regola gli
scambi della cellula
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La diffusione semplice attraverso le
membrane non richiede energia
Le molecole si spostano seguendo il loro gradiente di
concentrazione; si muovono quindi da dove sono più
concentrate a dove lo sono meno, fino a quando si
raggiunge un equilibrio, cioè lo stato in cui le
concentrazioni transmembrana sono identiche.
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La diffusione facilitata richiede
l’intervento di una proteina di trasporto
Alcune molecole non liposolubili attraversano la
membrana grazie all’intervento di una proteina di
trasporto, che le aggancia e «assiste» il loro passaggio.
La diffusione facilitata non richiede un dispendio di
energia.
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La diffusione facilitata richiede
l’intervento di una proteina di trasporto
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L’osmosi può influenzare le
dimensioni e la forma delle cellule
Nell’osmosi, l’acqua si
muove verso la
soluzione a maggiore
concentrazione finché
le concentrazioni ai
due lati della
membrana sono
identiche.
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L’osmosi può influenzare le
dimensioni e la forma delle cellule
Gli effetti dell’osmosi
nelle cellule animali
e vegetali.
Le cellule in soluzione isotonica non perdono né assumono acqua,
quelle in soluzione ipotonica assumono acqua, quelle in soluzione
ipertonica perdono acqua.
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L’osmosi può influenzare le dimensioni e
la forma delle cellule
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Il trasporto attivo richiede l’intervento di
energia e di una proteina di trasporto
Il trasporto attivo permette il movimento di molecole
contro il loro gradiente di concentrazione.
Questo tipo di trasporto richiede il consumo di energia
sotto forma di ATP e l’intervento di specifiche proteine di
trasporto, indicate con il nome di pompe.
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Il trasporto attivo richiede l’intervento di
energia e di una proteina di trasporto
Un esempio di trasporto attivo è la pompa sodio-potassio
(detta anche Na+/K+ ATPasi), presente in tutte le cellule
animali, che “pompa” (si usa il verbo “pompare”, perché la
cellula fa un lavoro, come quando si pompa l’acqua contro
un gradiente) contro i rispettivi gradienti di concentrazione
tre ioni sodio fuori dalla cellula e fa entrare due ioni
potassio.
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L’energia per il lavoro cellulare è
fornita
dall’ATP
ATP
L’ATP perde facilmente il terzo
gruppo fosfato, poiché i prodotti
della reazione di scissione sono più
stabili della molecola di partenza.
ATP
IL CICLO
DELL’ATP
ADP
ADP+ P
Si tratta di una reazione
esoergonica (che libera energia).
La reazione opposta, di produzione
dell’ATP a partire dall’ADP e un
gruppo fosfato, è detta
endoergonica e avviene soltanto
con un rifornimento di energia.
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Il trasporto attivo richiede l’intervento di
energia e di una proteina di trasporto
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Il trasporto di macromolecole implica
l’intervento di vescicole
Molte sostanze importanti per la vita sono macromolecole.
Queste particelle sono di dimensioni troppo grosse per
passare direttamente attraverso la membrana; vengono
quindi inglobate nella cellula in una vescicola, con un
processo definito endocitosi.
Quando materiali come gli enzimi o gli ormoni vengono
invece secreti dalla cellula, grazie alla formazione di
vescicole che riversano il loro contenuto all’esterno, si parla
di esocitosi.
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Il trasporto di macromolecole implica
l’intervento di vescicole
L’endocitosi comprende la fagocitosi, la pinocitosi(la
cellula ingloba goccioline di liquido) e l’endocitosi mediata
da recettore.
Quest’ultimo è un processo estremamente
specifico, perché consente di incorporare solo quelle
sostanze (dette ligandi, ad es., ormoni,
fattori di crescita, enzimi, ecc.) che si legano a specifici
recettori della membrana plasmatica. Un
esempio è il meccanismo con cui le cellule assumono
colesterolo che circola nel sangue sotto forma
di LDL (lipoproteine a bassa densità).
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Il trasporto di macromolecole implica
l’intervento di vescicole
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Il trasporto di macromolecole implica l’intervento
di vescicole
Fagocitosi
Nel nostro corpo, la fagocitosi
è effettuata generalmente solo
da cellule dette fagociti
(leucociti neutrofili del sangue
e macrofagi, i cosiddetti
spazzini del sangue) ed ha
funzione di difesa contro
organismi invasori.
Fagocitosi
Tre tipi di endocitosi: A. fagocitosi B. pinocitosi C. endocitosi mediata da recettori
Alcune malattie dipendono dal
malfunzionamento della membrana
Difetti di funzionamento
della membrana
plasmatica possono
causare malattie anche
molto diffuse, come:
•il diabete di tipo 2;
•la cecità ai colori;
•la fibrosi cistica.
La fibrosi cistica è dovuta a un gene difettoso, chiamato FC,
e alla proteina canale FC associata.
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