struttura e composizione della membrana cellulare
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funzioni: separazione, regolazione, comunicazione, stabilizzazione
modello a mosaico liquido
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lipidi di membrana
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Glicoproteine
Glicolipidi
Glicocalice
• Protezione
• Interazioni
da contatto
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proteine di membrana
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recettori di membrana
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Scoperte nel 1992 dal premio Nobel Peter Agre, tali proteine, largamente distribuite in
tutti i regni viventi, compreso quello batterico, prendono il nome di acquaporine (ad
oggi 13 forme diverse)
La struttura molecolare delle
acquaporine è rappresentata dal classico
“modello a clessidra”
Le acquaporine sono costituite da 6
domini transmembrana; i segmenti
transmembrana sono uniti da 5 anse
di connessione, con le terminazioni NH2e COOH-terminali citoplasmatiche
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canali ionici
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flusso di corrente di un canale ionico K+-selettivo (oscilla spontaneamente da aperto a chiuso)
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proteine carrier/trasportatori
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trasportatori ATP-dipendenti/pompe ioniche
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movimenti attraverso la membrana
Il trasporto vescicolare è costituito da:
endocitosi
esocitosi
transcitosi
l’endocitosi può essere:
pinocitosi
fagocitosi
endocitosi mediata da recettori
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diffusione
legge di Fick:
Velocità di diffusione: area della superficie di scambio x gradiente
resistenza della membrana x spessore
J = D*A*(CI-CII)/x
J: flusso o velocità di diffusione
CI e CII: concentrazione in due compartimenti
A: area della sezione di scambio
x: distanza
D: coefficiente di diffusione
D tiene conto dell’energia termica della molecola, della sua dimensione, della
viscosità del mezzo nella quale diffonde
per molecole sferiche D è determinato dall’equazione di Stokes-Einstein:
D = -κT/6πrη
κ: costante di Boltzmann
T: temperatura in gradi Kelvin
r: raggio della molecola
η: viscosità del mezzo
le molecole piccole diffondono più rapidamente
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attraverso una membrana
J = P*(CI-CII)
P = D*A*K/x
K: coefficiente di partizione della sostanza tra la fase acquosa e la fase lipidica della
membrana
P viene espresso come velocità, ad es. cm/s
C viene espresso come mol/cm3
quindi il flusso viene rappresentato in mol/cm3/s
il plasmalemma è una membrana semi-impermeabile imperfetta:
consente il passaggio non solo dell’H2O, ma anche di molte altre
sostanze, che possono attraversarla con vari meccanismi
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osmosi
pressione idrostatica
legge di van’t Hoff:
pressione osmotica
(atmosfere o bar)
π = nCRT
n: numero di particelle dissociabili per
molecola
C: concentrazione totale del soluto
R: costante dei gas
T: temperatura in Kelvin
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pressione osmotica di una molecola che non si dissocia in acqua (ad es. glucosio),
concentrazione 1 mmol/L, 37°C:
n: 1
C: 0,001 mol/L
R: 0,082 atm L/mol K
T: 310 K
π = 1*0.001 mol/L*0.082 atm L/mol K*310 K = 0.0254 atm o 19.3 mmHg
pressione osmotica di NaCl (si approssima una dissociazione in due molecole),
concentrazione 150 mmol/L, 37°C:
n: 2
C: 0,15 mol/L
R: 0,082 atm L/mol K
T: 310 K
π = 2*0.15 mol/L*0.082 atm L/mol K*310 K = 7.626 atm
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osmolarità e tonicità
la pressione osmotica si può esprimere anche in termini di osmolarità
una soluzione contenente 1 mmol/L di soluto esercita una pressione di 1 mOsm/L
osmolarità = concentrazione*numero di particelle dissociabili
mOsm = mmol/L*numero di particelle/mol
osmolarità: pressione osmotica esercitata dalle molecole di soluto disciolte in 1 L di
solvente
osmolalità: numero di molecole disciolte in 1 Kg di solvente (la massa è indipendente
dalla T); espressa nei sistemi biologici in mOsm/Kg H20
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pressione oncotica
pressione osmotica generata dalle macromolecole in soluzione (soprattutto proteine)
relazione anomala dovuta probabilmente alla forma e alle dimensioni delle proteine
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equilibri ionici
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trasporto passivo
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diffusione semplice
coefficiente di partizione K =
concentrazione del soluto nei lipidi/
concentrazione del soluto nell’acqua
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cinetica di non saturazione
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diffusione attraverso canali ionici di membrana
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classificati per:
selettività
“gate” di attivazione:
canali voltaggio-dipendenti (VOC)
canali meccano-dipendenti (MOC)
canali attivati da ligandi (ROC)
canali attivati da secondi messaggeri (SMOC)
cinetiche di attivazione
modulazione farmacologica
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diffusione facilitata da proteine trasportatrici
ha carattere esclusivo di uniporto
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38
proprietà: specificità, competizione, saturazione
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trasporto attivo
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trasporto attivo primario
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41
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42
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43
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44
trasporto attivo secondario
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47
la digitossina per la cura dell’insufficienza cardiaca
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trasporto trans-epiteliale
collegamenti meccanici:
giunzioni aderenti
desmosomi
emodesmosomi
collegamenti funzionali:
giunzioni comunicanti (gap junctions)
giunzioni occludenti o strette (tight junctions)
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epitelio che assorbe NaCl
epitelio che secerne NaCl
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