TRASPORTO
Funzioni della membrana plasmatica
M.P.
-Omeostasi
cellulare
Mantenimento della conc. intracell.
di ioni e molecole entro valori corretti
Scambi interno - esterno
Non c’è consumo E
- Impermeabile ioni e molecole polari
- Permeabile sostanza apolari
E’ una membr.
semipermeabile
Osmosi
Flusso di acqua da una
soluz. più diluita a una più
concentrata
Consumo E
Trasporto passivo - Trasporto attivo
(Segue il gradiente
di conc.)
Caratteristica:
Diffusione facilitata
n°limitato
di permeasi
Permeasi specifiche: Uniporti:metabolita trasport. all’interno
(Sostanza entra fino ad
e all’esterno secondo gradiente
un valore di saturazione)
Simporto o cotrasporto
Antiporto: in senso opposto
(Isomero D)
(Antiporto)
Direzione
del
trasporto
dell’ossigeno,
dell’anidride
carbonica e del bicarbonato
negli eritrociti.
La CO2 non è molto
solubile in citoplasma o
sangue.
La diffusione tende sempre al
minimo di E.
L’E libera è ridotta al minimo
quando le molecole si spostano
secondo il loro gradiente di
concentrazione.
L’acqua tende a spostarsi
dalle regioni a [ ] di soluto più
bassa (con Elibera più elevata)
alle regioni a più elevata [ ] di
soluto (con Elibera più bassa).
Quando un soluto è disciolto in acqua, le sue molecole interrompono le interazioni
tridimensionali ordinate che avvengono tra le singole molecole di ACQUA: così ↑ l’ENTROPIA
e ↓ l’Elibera della soluzione
Reazione delle cellule animali e vegetali ai cambiamenti dell’osmolarità.
I doppi strati lipidici sono + permeabili alle molecole più piccole che a quelle più
grosse.
Le piccole molecole importanti per le funzioni cellulari sono l’acqua, l’ossigeno e
CO2.
Quanto più una sostanza è idrofoba tanto più facilmente attraversa una membrana.
I doppi strati sono impermeabili agli IONI.
Il gradiente ionico deve essere mantenuto!
Le proteine canale invece non cambiano
conformazione:
PORI: passano molecole fino a 600 D.
CANALI IONICI: passano ioni (più piccoli).
Il movimento attraverso i canali è + veloce
perché non c’è variazione conformazionale
Proteina carrier
(detta
anche
TRASPORTATORE
o
PERMEASI):
• sono analoghe agli enzimi (cinetica)
• Cambiamento conformazionale
• Si lega alle molecole del soluto in modo
da proteggerne i gruppi polari o provvisti di
carica, dalla parte interna apolare della
membrana.
• Specificità
Diffusione facilitata del glucosio mediante trasportatore GluT1 (Uniporto).
Eritrocita.
Le proteine carrier sono spesso soggette ad inibizione competitiva.
Es: la velocità di trasporto del Glu viene ridotta in presenza di altri zuccheri trasportabili come
galattosio e mannosio.
[ ] di Glu nel plasma: 65 – 90 mg/ml
GluT1: proteina integrale di membrana con 12 segmenti idrofobi transmembrana.
GluT2: (trasportatore di Glu delle cellule epatiche): Trasporta il Glu fuori dalle
cellule quando il glicogeno epatico viene depolimerizzato per rifornire la scorta di
Glu del sangue.
In generale:
Il Glu appena entrato nella cellula viene fosforilato e quindi metabolizzato.
Questo fa sì che la [ ] di Glu in una cellula rimanga bassa.
La fosforilazione del Glu trattiene il Glu nella cellula poiché il trasportatore non
riconosce la forma fosforilata dello zucchero: Ottimo stratagemma.
Struttura pompa Na-K
Trasporto attivo
Le sostanze si muovono contro
gradiente
•Ioni: Na+,H +,Ca++
•Molecole: Aa, glucosio, zuccheri
Questa pompa
•Mantiene potenz. Elettr.
+ all’esterno
•co-trasporta glucosio
Meccanismo
CANALI IONICI.
•Selettivi: 1 solo tipo di ione ( Na+, K+, Ca++, Cl- )
•Controllati: possono essere aperti o chiusi, es:
Es:
-Canali a controllo di potenziale
-Canali a controllo di ligando (sostanze specifiche)
-Canali a controllo meccanico
PORINE.
I pori sono più larghi e meno specifici.
I pori sono costituiti da proteine trans-membrana multipasso: porine.
I segmenti trans-membrana sono ripiegati a foglietto β cilindrico chiuso (β barrel)
che ha nella parte centrale un poro ripieno d’acqua.
Parte interna idrofila.
Parte esterna a contatto con i lipidi: idrofoba.
Passano le molecole in funzione della dimensione dei pori.
In alcuni tessuti è stata scoperta una famiglia di proteine canale denominate
acquaporine che facilitano il flusso molto veloce delle molecole d’acqua all’interno o
all’esterno delle cellule di specifici tessuti che richiedono questa capacità (es: tubuli
prossimali dei reni, eritrociti; piante).
Sono proteine integrali di membrana con 6 segmenti transmembrana elicoidali.
TRASPORTO ATTIVO
Movimento contro gradiente mediato da proteine (POMPE).
• Rende possibile l’assorbimento di sostanze nutrit. essenziali, dall’ambiente o dai
liquidi circostanti, anche quando la loro [ ] ext è più bassa.
• Al contrario sostanze nocive alla cellula possono essere espulse anche se la loro
[ ] int è più bassa.
• Consente alla cellula di mantenere le [ ] int di ioni inorganici specifici (K+, Na+, Ca++
e H+)
CONFRONTO FRA TRASPORTO ATTIVO DIRETTO E INDIRETTO
(Monosaccaridi o Aa)
ATPasi di
trasporto
(o Na+)
Il
passaggio
esoergonico di H+
verso
l’interno
fornisce
l’E
per
trasportare il soluto
contro gradiente!
Il trasporto attivo è direzionale.
Il trasporto attivo indiretto può essere SIMPORTO o ANTIPORTO.
H+ preferito da batteri, funghi e piante.
Na+ : cellule animali
ATP asi di tipo P (P: fosforilazione).
• fosforilate in maniera reversibile
• Viene fosforilato un residuo di ac. Aspartico
• Singolo polipeptide: 8-10 segmenti trans-membrana a zig-zag.
• Responsabili del mantenimento del gradiente ionico
• Pompa Na+ / K+
• H+ ATPasi responsabile della acidificazione del succo gastrico
• K+ batterica
ATPasi di tipo V (V: vescicola)
- Pompano protoni in organuli quali
•Vescicole
•Vacuoli
•Endosomi
•Complesso di Golgi
-Non subiscono fosforilazione
-Formate da 2 componenti:
• 1 integrale di membrana
• 1 periferica sulla superficie della membrana.
Il componente periferico contiene il sito di legame per l’ATP e quindi ATTIVITA’ ATPasi
ATPasi di tipo F (F: fattore)
• In batteri, mitocondri e cloroplasti
• Rappresentano parte integrante del meccanismo che conserva l’E delle radiazioni
solari o della ossidazione di un substrato sotto forma di ATP
• implicate nel trasporto di H+
• 2 componenti entrambi costituiti da complessi con + subunità:
- Componente integrale (F0: poro transmembr. per H+)
- Componente periferico F1: contiene sito di legame per ATP.
• Possono sfruttare E che deriva per idrolisi di ATP per pompare H+ contro
gradiente
• Catalizzano anche processo inverso: il flusso esoergonico di H+ secondo
gradiente elettrochimico:
Viene usato per sintetizzare ATP. In questo caso si chiamano ATPsintetasi.
ATPasi di tipo ABC (ABC: cassetta che lega l’ATP)
Cassetta: indica i domini catalitici della proteina che legano l’ATP come parte
integrante del processo di trasporto.
• Ampia famiglia di proteine di trasporto tra loro correlate per sequenza e forse
anche per meccanismo molecolare
• In procarioti e eucarioti
• 4 domini: 2 integrali idrofobici e 2 sul lato citoplasmatico della membrana
- I 2 domini integr. Sono ciascuno costituiti da 6 segmenti e formano il canale per
il soluto
- I 2 domini periferici legano ATP e accoppiano la sua idrolisi al trasporto
• Trasportano non solo cationi (come le altre ATPasi) ma anche ioni, zuccheri, Aa,
peptidi e polisaccaridi
• Alcuni pompano antibiotici o altri farmaci fuori dalla cellula → resistenza al
farmaco
Alcuni tumori umani sono resistenti a molti farmaci normalmente abbastanza
efficaci nell’arrestare la crescita tumorale: proteina di trasporto per la resistenza ai
farmaci (+ tipi di farmaci): MDR.
Sfrutta l’E dell’idrolisi dell’ATP per pompare fuori farmaci idrofobi.
Nella fibrosi cistica il paziente accumula muco denso nei polmoni:
Mal funzionamento di un trasportatore ABC.
E’ particolare perché l’E dell’ATP viene usata per l’apertura del canale e non per
attivare un trasporto.
BATTERIORODOPSINA
7 domini α-elica
Risultato:
Pompaggio vettoriale di protoni
dall’interno all’ext. → genera
gradiente elettrochimico di H+ →
sfruttato per sintetizzare ATP.
Pompaggio di H+ avviene in tutti i batteri, mitocondri e cloroplasti → energia
motrice della terra.
