Modalità di trasporto
attraverso la membrana
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Diffusione
Le sostanze possono diffondere attraverso le
membrane
Nel trasporto passivo (diffusione), le sostanze
diffondono attraverso le membrane senza che le cellule
compiano alcun lavoro: le particelle si spostano
spontaneamente da una zona dove sono più
concentrate a una dove soo meno concentrate.
Molecole di colorante
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Membrana
Equilibrio
Piccole molecole non polari diffondono facilmente
attraverso il doppio strato fosfolipidico della
membrana. Ne sono un esempio
• l’ossigeno molecolare (O2, essenziale per il
metabolismo)
• il diossido di carbonio (CO2, un prodotto di rifiuto
metabolico)
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Diffusione dei gas
Piccole molecole non polari diffondono facilmente attraverso il
doppio strato fosfolipidico della membrana. Ne sono un esempio
• l’ossigeno molecolare (O2, essenziale per il metabolismo)
• il diossido di carbonio (CO2, un prodotto di rifiuto metabolico)
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Diffusione facilitata
La diffusione di molte molecole è facilitata da
proteine di trasporto
• Molte tipi di molecole non diffondono liberamente
attraverso le membrane.
• Queste molecole attraversano le membrane con l’aiuto di
proteine di trasporto che forniscono un passaggio
attraverso le membrane in un processo chiamato
diffusione facilitata.
Molecole
di soluto
Proteina di
trasporto
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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
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P
ADP
2
Fosforilazione
P
La proteina
cambia forma
Il gruppo
fosfato si
allontana
3 Trasporto
4 Proteina originaria
P
Modelli di trasporto attivo
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Osmosi
L’osmosi è una diffusione di acqua attraverso una
Uguale
membrana semipermeabile
Maggiore
concentrazione
Minore
concentrazione concentrazione
di soluto
di soluto
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.
Molecola
di soluto
di soluto
H2O
Membrana
selettivamente
permeabile
Molecole
d’acqua
Molecola di soluto
circondata da molecole d’acqua
Movimento netto dell’acqua
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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
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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
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(5) È turgida
(6) Si contrae
H2O
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.
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5.19 I cloroplasti e i mitocondri rendono disponibile
l’energia per il lavoro cellulare
• I cloroplasti svolgono la fotosintesi utilizzando
l’energia solare per sintetizzare glucosio e
ossigeno a partire da diossido di carbonio e
acqua.
• I mitocondri consumano ossigeno nella
respirazione cellulare usando l’energia
immagazzinata nel glucosio per produrre ATP.
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Osmoregolazione negli animali
AMBIENTE INTERNO STABILE
- trattenuta adeguata quantità di
acqua
- appropriata concentrazione di
sali e molecole
- escrezione dei rifiuti tossici
ORGANI ESCRETORI :
animali terrestri :reni
animali acquatici : reni, branchie, pelle
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Osmoregolazione negli animali
I pesci di acqua dolce devono limitare
l’ingresso di acqua e la perdita di sali.
I pesci marini devono limitare la
perdita di acqua e l’ingresso di sali
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Osmoregolazione negli animali
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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
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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
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Endocitosi
L’endocitosi può avvenire in tre modi:
• fagocitosi;
• pinocitosi;
• endocitosi mediata da un recettore.
Fagocitosi
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Membrana plasmatica
Molecole legate ai
recettori proteici
Fossetta
Citoplasma
Pinocitosi
Endocitosi mediata
da un recettore
TEM 96 500
TEM 54 000
Particella di cibo
da ingerire
LM 230
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
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Recettore
proteico
Citoplasma
Osmoregolazione
Per gli organismi è molto importante un equilibrio
idrico tra le cellule e l’ambiente circostante
• Il controllo dell’equilibrio idrico in una cellula si
chiama osmoregolazione.
• Le condizioni ideali per una cellula animale e una
vegetale sono, rispettivamente, una soluzione
isotonica e una soluzione ipotonica.
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