Le membrane cellulari
La struttura delle membrane biologiche
Le membrane cellulari sono formate da un doppio strato fosfolipidico dove si trovano
varie proteine, che possono essere:
periferiche: si trovano solo solo da un lato della membrana
integrali: attraversano tutto il doppio strato fosfolipidico
I carboidrati sono situati sulla faccia esterna, dove sporgono nell’ambiente extracellulare.
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Le componenti della membrana
I lipidi (soprattutto colesterolo) conferiscono stabilità e fluidità alla membrana.
La membrana cellulare è semi-permeabile, attraverso la membrana possono
passare solo alcune sostanze.
Il passaggio delle sostanze attraverso la membrana può avvenire in due modi:
- senza apporto di energia da parte della cellula (trasporto passivo),
- con l’impiego di energia (ATP) (trasporto attivo).
La diffusione attraverso una membrana semipermeabile
Nella cellula esistono tre meccanismi di trasporti passivi
1. diffusione semplice
2. diffusione facilitata
3. osmosi
Tutti questi meccanismi hanno in comune due caratteristiche:
1.
avvengono secondo gradiente di concentrazione, cioè dalla zona a
concentrazione maggiore verso la zona a concentrazione minore;
2. sono meccanismi di trasporto passivo, cioè non richiedono energia.
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1. La diffusione semplice
La diffusione semplice è il passaggio di piccole molecole (solubili nei lipidi)
attraverso la membrana.
Queste sostanze si muovono dalla soluzione dove sono più concentrate alla
soluzione dove sono meno concentrate.
Queste sostanze si muovono quindi secondo gradiente di concentrazione.
2. La diffusione facilitata
La diffusione facilitata è il passaggio di una sostanza secondo gradiente per
mezzo di specifiche proteine di membrana:
Avviene attraverso canali proteici formati da proteine integrali di membrana
I canali proteici della membrana sono proteine
che presentano un poro centrale.
I canali proteici più conosciuti sono i canali ionici,
ciascuno specifico per un solo ione.
Canali proteici chiamati acquaporine, controllano
il passaggio dell’acqua attraverso le membrane.
3. Osmosi
È la diffusione delle molecole d’acqua.
Un processo passivo, che non consuma energia.
Ai due lati della membrana l’acqua è sempre mescolata con diversi soluti (ioni e molecole)
-Soluzioni con una concentrazione identica dei soluti si chiamano isotoniche.
-La soluzione in cui la concentrazione del soluto è maggiore è detta ipertonica
- La soluzione nella quale la concentrazione del soluto è più bassa si dice ipotonica.
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3. Osmosi
L’acqua diffonde dalla zona dove la sua concentrazione è maggiore
(la soluzione ipotonica) verso la zona dove la propria concentrazione è minore (la
soluzione ipertonica).
Soluzione ipotonica
all’interno della cellula
Soluzione isotonica
H2 O
Soluzione ipertonica
all’interno della cellula
H2 O
H2 O
H2 O
Cellula
animale
(2) Si gonfia
fino a scoppiare
(1) Risulta normale
H2 O
H2 O
H2 O
(3) Si contrae
Membrana
plasmatica
Cellula
vegetale
(4) Perde consistenza
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(5) È turgida
(6) Si contrae
H2 O
Il trasporto attivo
Quando una sostanza si sposta contro il suo gradiente di concentrazione, il
trasporto richiede un consumo di energia (ATP).
Le modalità di trasporto attivo attraverso una membrana sono tre:
1. uniporto, la proteina di trasporto trasferisce una sola sostanza in un’unica direzione.
2. simporto, la proteina di trasporto trasferisce due sostanze nella stessa direzione.
3. antiporto: la proteina di trasporto trasferisce due sostanze in direzioni opposte.
1
2
3
Endocitosi ed esocitosi
Le molecole di grandi dimensioni (come proteine e polisaccaridi) possono
attraversare la membrana plasmatica in entrata e in uscita grazie all’endocitosi
oppure grazie all’esocitosi.
Endocitosi
È il processo utilizzato dalla cellula eucariotica per portare dentro le sostanze.
La membrana plasmatica ingloba la sostanza.
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Tre tipi di endocitosi:
1. Fagocitosi
Trasporto all’interno della cellula di molecole di grandi dimensioni.
2. Pinocitosi
Trasporto all’interno della cellula di sostanze liquide.
3. L’endocitosi mediata da recettori
Avviene grazie alla presenza di particolari proteine integrali di membrana
chiamate recettori. Le sostanze, prima di entrare nella cellula devono essere
riconosciute da questi recettori specifici che le fanno poi entrare.
Esocitosi
L’esocitosi è il processo in cui una vescicola formatasi all’interno della cellula si
fonde con la membrana plasmatica, liberando all’esterno le sostanze che contiene.
Il doppio strato fosfolipidico delle due membrane (membrana della vescicola e
membrana plasmatica) si fonde formando un’apertura verso l’esterno della cellula.
Il contenuto della vescicola si riversa all’esterno della cellula mentre la membrana
della vescicola si fonde completamente con la membrana plasmatica.
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