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La membrana plasmatica. bolla globuli rossi I globuli rossi rappresentano un sistema ideale per lo studio della membrana plasmatica.

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Presentazione sul tema: "La membrana plasmatica. bolla globuli rossi I globuli rossi rappresentano un sistema ideale per lo studio della membrana plasmatica."— Transcript della presentazione:

1 la membrana plasmatica

2 bolla

3 globuli rossi I globuli rossi rappresentano un sistema ideale per lo studio della membrana plasmatica

4 Plasmalemma di globulo rosso

5 Due membrane adiacenti Cellula 1 Cellula 2 Membrana Spazio intercellulare

6 Membrana plasmatica: Generalità Costituisce il limite esterno della cellula e svolge funzioni di: –Isolamento fisico –Regolazione degli scambi –Sensibilità –Supporto strutturale

7 organizzazione del plasmalemma fosfolipidi regolarmente allineati, con una testa polare rivolta verso lesterno della membrana e due code apolari affrontate verso linterno il doppio strato (bilayer) fosfo- lipidico è la struttura portante della membrana e costituisce un sigillo impermeabile per moltissime sostanze acqua acqua

8 proteine del plasmalemma le proteine intrinseche sono immerse e saldamente ancorate al bilayer lipidico; sono quindi parte integrante della membrana le proteine estrinseche sono associate alla membrana ma non ne fanno parte integrante le proteine transmembrana sono proteine intrinseche che attraversano la membrana per intero; sono fondamentali per la comunicazione fra cellula e ambiente esterno il bilayer lipidico è sufficientemente fluido da consentire, entro certi limiti, lo scorrimento laterale delle proteine; il «salto» da un lato allaltro del bilayer, invece, è estremamente improbabile il bilayer lipidico è sufficientemente fluido da consentire, entro certi limiti, lo scorrimento laterale delle proteine; il «salto» da un lato allaltro del bilayer, invece, è estremamente improbabile

9 trasporto attraverso il plasmalemma alcune molecole sono in grado di attraversare libera- mente il bilayer lipidico acqua e ioni, a causa della loro polarità, passano solo attraverso canali proteici dedicati il passaggio di molte sostanze è consentito dalla presenza di proteine vettrici che, modificando la loro conformazione, «traghettano» le molecole da un alto allaltro della membrana molecole voluminose come le proteine non possono attraversare la membrana il trasporto contro gradienti di concentrazione richiede energia, come nel caso della pompa ionica Na-K

10 trasduzione dei segnali nel plasmalemma i canali dotati di recet- tore sono chiusi in assenza del ligando; il legame fra ligando e recettore determina lapertura del canale e quindi il passaggio dello ione i canali controllati da voltaggio sono chiusi quando la membrana è normalmente polarizzata; la depolarizzazione della membrana provoca laper- tura del canale e quindi il passaggio dello ione nei recettori associati a proteina G, linterazione fra ligando (il cosiddetto «primo messaggero») e recettore attiva la proteina G; a sua volta, la proteina G attiva lenzima adenilato ciclasi; si produce così AMP ciclico che costituisce il «secondo messaggero» G ATP cAMP

11 Freeze-fracture di una membrana

12 Membrana plasmatica: Struttura Composta principalmente diComposta principalmente di –Fosfolipidi –Proteine –Glicolipidi –Colesterolo Precisa organizzazione strutturalePrecisa organizzazione strutturale –Doppio strato fosfolipidico –Proteine intrinseche ed estrinseche

13 intra-extra la membrana plasmatica separa linterno della cellula dallo spazio extracellularela membrana plasmatica separa linterno della cellula dallo spazio extracellulare il fluido che riempie la cellula (citosol) ha una composizione diversa dal fluido extracellulareil fluido che riempie la cellula (citosol) ha una composizione diversa dal fluido extracellulare

14 Citosol K+ Na+ Proteine e aminoacidi Fluido extracellulare carboidrati lipidi Consistenza simile a uno sciroppo o a una gelatina alcune componenti si trovano in concentrazioni maggiori allinterno della cellula altre sono più concentrate nello spazio extracellulare

15 in che modo vengono generate e mantenute le differenti concentrazioni di sostanze fra ambiente extracellulare e citosol?

16 Quali meccanismi regolano il movimento di sostanze fra due compartimenti qualsiasi? Prima di affrontare il tema del trasporto di sostanze attraverso la membrana plasmatica… per esempio, cosa regola il movimento di bagnanti fra due spiagge contigue?

17 diffusione semplice

18 se molti individui sono concentrati in una spiaggia…

19 …e il passaggio dalluna allaltra è libero...

20 …i bagnanti tenderanno rapidamente a distribuirsi in numero approssimativamente uguale nelle due spiagge

21 se molti individui sono concentrati in una spiaggia… La diffusione semplice è il movimento netto di sostanze da unarea a concentrazione maggiore a unarea a concentrazione minore

22 diffusione facilitata

23 questa spiaggia è popolata da bambini e da lottatori di sumo

24 mentre i bambini passano facilmente fra i paletti di recinzione, i lottatori devono usare speciali porte girevoli

25 il passaggio dei lottatori è facilitato dalle porte girevoli ma se i lottatori di sumo sono molti, si crea una coda davanti ai passsaggi e ci vorrà più tempo perché fra le due spiagge sia raggiunto lequilibrio.

26 osmosi

27 Per comprendere meglio losmosi, torniamo per un momento al meccanismo di diffusione semplice, immaginando di condurre un piccolo esperimento...

28 questo recipiente è diviso in due da un filtro e contiene, nel comparto di sinistra, unalta concentrazione di una sostanza in grado di attraversare il filtro. lequilibrio di concentrazione viene ristabilito dal rapido passaggio di tale sostanza attraverso la membrana. questa è la diffusione semplice

29 Il filtro che divide questo recipiente, invece, non consente il passaggio di detta sostanza (le sue maglie sono troppo fini). lequilibrio di concentrazione viene ristabilito grazie al passaggio di acqua (solvente) dal compartimento di destra a quello di sinistra. questa è losmosi

30 Osmosi E la diffusione delle molecole dacqua (solvente) attraverso una membrana Si verifica attraverso una membrana permeabile allacqua ma non ai soluti Per osmosi, lacqua attraversa una membrana verso il comparto a maggiore concentrazione di soluti

31 Torniamo alla cellula.....e al passaggio di sostanze fra i due lati della membrana plasmatica

32 Diffusione semplice Citoplasma Fluido extracellulare la diffusione attraverso la membrana può avvenire attraverso il doppio strato fosfolipidico oppure attraverso i canali proteici

33 Quali sostanze passano per diffusione semplice? Citoplasma Alcol Glucoso Acqua sostanze polari come lacqua e piccoli ioni utilizzano invece specifici canali proteici alcune sostanze dotate di liposolubilità come lalcol possono attraversare il sigillo idrofobo rappresentato dalle code apolari dei fosfolipidi molte sostanze, tuttavia, non possono attraversare la membrana senza un aiuto speciale...

34 Processi passivi: diffusione facilitata Certi composti (troppo grandi per passare attraverso i canali di membrana) possono essere passivamente trasportati da PROTEINE VETTRICICerti composti (troppo grandi per passare attraverso i canali di membrana) possono essere passivamente trasportati da PROTEINE VETTRICI

35 Diffusione facilitata 1 Aggancio della molecola alla proteina vettrice

36 Diffusione facilitata 2 Liberazione della molecola nel citoplasma Cinetica di saturazione Cinetica di saturazione

37 Cinetica di saturazione Se la concentrazione di glucoso da un lato della membrana sale rapidamente, tutte le proteine vettrici possono risultare occupate: la velocità di passaggio del soluto diventa costante (come accade con una folla di persone al passaggio di un numero limitato di porte girevoli)

38 le vie di passaggio attraverso la membrana plasmatica

39 Osmosi e cellule Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, lacqua, diffonde da un lato allaltro della membrana plasmatica.Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, lacqua, diffonde da un lato allaltro della membrana plasmatica. Lacqua è spinta in un senso o nellaltro dalleventuale presenza di pressione osmotica, creata dalla differenza di concentrazione di soluti che non attraversano la membranaLacqua è spinta in un senso o nellaltro dalleventuale presenza di pressione osmotica, creata dalla differenza di concentrazione di soluti che non attraversano la membrana Questo effetto ha risvolti importanti, per esempio, in seguito a rapide variazioni di concentrazione del plasma sanguigno...Questo effetto ha risvolti importanti, per esempio, in seguito a rapide variazioni di concentrazione del plasma sanguigno...

40 Osmosi e globuli rossi se il fluido extra- cellulare è...se il fluido extra- cellulare è... –Ipotonico –Isotonico –Ipertonico Leffetto sui globuli rossi è... Emolisi Nessuno Dentellatura

41 processi di trasporto passivi diffusione (semplice e facilitata) e osmosi sonodiffusione (semplice e facilitata) e osmosi sono in quanto non implicano un dispendio energetico

42 Richiedono molta energia, ma…Richiedono molta energia, ma… Consentono di spostare sostanze contro un gradiente (di concentrazione, elettrico, ecc.)Consentono di spostare sostanze contro un gradiente (di concentrazione, elettrico, ecc.) Processi di trasporto attivo

43 trasporto attivo

44 Pompa di scambio Na-K 3 Na + 2 K + ATPADP Canali per micron 2 : 4 K 100 Na 1000 pompe Na-K Fino al 40% dellenergia di una cellula a riposo

45 La presenza di pompe ioniche provoca... proteina Canale per il sodio Pompa sodio-potassio Canale per il potassio

46 distribuzione asim- metrica di ioni K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Na + Cl - proteina le pompe ioniche determinano e mantengono gradienti di concentrazione ai due lati della membrana i canali di membrana sono attraversati dagli ioni passivamente, a seconda dei loro gradienti

47 Potenziale transmembrana mV La asimmetria nella distribuzione di ioni carichi elettricamente è allorigine di una differenza di potenziale fra i due lati della membrana che si trova normalmente in tutte le cellule

48 GRAFICO DEL POTENZIALE DAZIONE Il grafico registra landamento del potenziale mediante un microelettrodo inserito allinterno di una cellulaIl grafico registra landamento del potenziale mediante un microelettrodo inserito allinterno di una cellula

49 POTENZIALE DAZIONE IN UN NEURONE Il potenziale dazione si propaga sulla membrana di una cellula nervosa consentendo in tal modo la trasmissione di uno stimolo da un punto allaltro della cellulaIl potenziale dazione si propaga sulla membrana di una cellula nervosa consentendo in tal modo la trasmissione di uno stimolo da un punto allaltro della cellula

50 la percezione dei gusti è possibile attraverso lazione di specifici recettori di membrana, posizionati sulle papille gustative, che traducono il segnale portato da un particolare gusto, in un potenziale dazione finalizzato al rilascio di neuromediatori allesterno della cellula. Tali neuromediatori troveranno i loro recettori sulla membrana di un neurone e il legame scatenerà su di esso un potenziale dazione che correrà fino ai centri superiori dove il segnale elettrico verrà tradotto nel corrispondente gusto. UN ESEMPIO DI POTENZIALE DAZIONE...IN AZIONE

51 I potenziali dazione consentono la contrazione muscolare

52 endocitosi ed esocitosi molecole e particelle di dimensioni rilevanti non possono attraversare la membrana nei modi appena descritti.molecole e particelle di dimensioni rilevanti non possono attraversare la membrana nei modi appena descritti. la cellula è tuttavia in grado di catturare o di espellere tali sostanze attraverso un tipo diverso di trasporto attivo transmembrana...la cellula è tuttavia in grado di catturare o di espellere tali sostanze attraverso un tipo diverso di trasporto attivo transmembrana... trasportoattivo

53 endocitosi

54 esocitosi

55 endocitosi ed esocitosi

56 Endocitosi mediata dai recettori endocitosi vescicola rivestita fusione endo- lisosoma ligandi rimossi distacco ritorno alla superficie ligandi recettori ligandi adesi ai recettori

57 Pinocitosi e fagocitosi Pinocitosi (cellula che beve)Pinocitosi (cellula che beve) –Formazione di vescicole riempite di fluido extracellulare –Processo non specifico come lendocitosi mediata da recettore, ma molto comune Fagocitosi (cellula che mangia)Fagocitosi (cellula che mangia) –Produzione di vescicole contenenti materiali solidi (anche grandi come la cellula stessa) –Operata solo da cellule del sistema immunitario

58 Riassunto: Processi attivi di trasporto transmembrana pompe ionichepompe ioniche endocitosiendocitosi –endocitosi mediata da recettori –pinocitosi –fagocitosi esocitosiesocitosi

59 altre funzioni di membrana… oltre al trasporto di sostanze, la membrana svolge numerosi altri ruoli fondamentali in tutti i tessuti dellorganismooltre al trasporto di sostanze, la membrana svolge numerosi altri ruoli fondamentali in tutti i tessuti dellorganismo alcuni di essi saranno trattati in seguito.alcuni di essi saranno trattati in seguito.


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