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Scambio dei materiali attraverso la membrana cellulare Le sostanze possono passare entrare ed uscire dalla cellula mediante vari tipi di trasporto. 1)

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1 Scambio dei materiali attraverso la membrana cellulare Le sostanze possono passare entrare ed uscire dalla cellula mediante vari tipi di trasporto. 1) trasporto secondo gradiente di concentrazione: una sostanza si sposta da una zona in cui la sua concentrazione è maggiore si sposta da una zona in cui la sua concentrazione è maggiore a unaltra in cui la sua concentrazione è minore. a unaltra in cui la sua concentrazione è minore. 2) trasporto contro gradiente di concentrazione: quando avviene il contrario. il contrario. 3) trasporto passivo: se avviene secondo gradiente di concentrazione ed è spontaneo. ed è spontaneo. 4) trasporto attivo: se avviene contro gradiente e richiede energia fornita dalla demolizione dellATP. fornita dalla demolizione dellATP.

2 DIFFUSIONE SEMPLICE: movimento netto di particelle attraverso il doppio strato fosfolipidico, da una zona ad alta concentrazione a una a minore concentrazione; avviene secondo gradiente di concentrazione ed è un processo di tipo passivo. Trasporto passivo (1) concentrazione - concentrazione + CO2 e O2 (piccole molecole apolari) H2O e urea (piccole molecole polari) glucosio (grosse molecole polari) ioni (molecole cariche) Non possono attraversare la membrana: Attraversano la membrana in questo modo:

3 OSMOSI: passaggio di acqua attraverso una membrana semi-permeabile che separa due soluzioni a diversa concentrazione Trasporto passivo (2) Membrana semipermeabile: membrana che può essere attraversata liberamente dallacqua ma non dalla maggior parte di soluti in essa disciolti La membrana plasmatica e quelle interne si comportano come membrane semipermeabili. Losmosi ha unenorme importanza biologica. H2OH2O H2OH2O Na + Lacqua si muove per osmosi dalla soluzione in cui la concentrazione dacqua è maggiore verso quella in cui la concentrazione dacqua è minore.

4 isotoniche: soluzioni aventi uguale concentrazione Trasporto passivo (2) ipertonica: soluzione più concentrata ipotonica: soluzione meno concentrata Lacqua si muove dalla soluzione ipotonica (in cui la concentrazione di soluto è minore e la concentrazione dacqua maggiore) verso la soluzione ipertonica attraverso una membrana semipermeabile che separi due soluzioni a diversa concentrazione. H2OH2O ipotonicaipertonica H2OH2O

5 Trasporto passivo (2) Ponendo una cellula animale in soluzione isotonica rispetto al citoplasma, non si osserva alcuna variazione di volume. Ponendo una cellula animale in soluzione ipotonica rispetto al citoplasma, si ha un ingresso netto di acqua e la cellula si gonfia. Ponendo una cellula animale in soluzione ipertonica rispetto al citoplasma, si ha fuoriuscita di acqua e la cellula raggrinzisce. isotonica nessuna variazione di volume ipotonica aumento di volume ipertonica diminuzione di volume

6 Trasporto passivo (3) DIFFUSIONE FACILITATA: DIFFUSIONE FACILITATA: trasporto di molecole attraverso la membrana plasmatica, secondo gradiente di concentrazione, mediante una proteina di trasporto (canali o proteine trasportatori). Avviene senza consumo di energia. Vengono trasportate in questo modo molecole di grandi dimensioni polari elettricamente cariche ES: le molecole di glucosio entrano nei globuli rossi attraverso la diffusione facilitata

7 Trasporto attivo (1) Trasporto attivo: le sostanze sono trasportate attraverso proteine di membrana (pompe), che le spostano contro gradiente, utilizzando energia ottenuta dallidrolisi di ATP. Le cellule renali eliminano molte sostanze di rifiuto per trasporto attivo. Alcune alghe sono in grado di accumulare al loro interno vari ioni a concentrazioni 100 volte superiori a quelle dellacqua marina, grazie al trasporto attivo. pompa

8 Trasporto attivo (2) Potenziale di membrana o di riposo: è la differenza di potenziale elettrico di circa -70mM (interno negativo rispetto allesterno), dovuta alla diversa concentrazione di ioni ai due lati della membrana che è mantenuta da diverse proteine di trasporto Lo ione sodio (Na + ) è 10 volte più concentrato allesterno della cellula. Lo ione potassio (K + ) è 20 volte più concentrato allinterno. V= -70mV V= -70mV

9 La pompa Na + -K + agisce trasportando i due ioni contro gradiente (3 ioni Na + allesterno ogni 2 ioni K + allinterno) utilizzando lenergia dellATP. Pompa Na + - K + (oppure Na + - K + ATP-asi ): è una proteina intrinseca di membrana che genera il gradiente di concentrazione degli ioni sodio e potassio. sito che lega Na + sito che lega K + Trasporto attivo (3) La pompa Na + - K +

10 I gradienti di Na + e K + sono i principali responsabili di numerosi fenomeni: potenziale di membrana controllo del volume cellulare eccitabilità di cellule nervose e muscolari trasporto di sostanze nutritive (zuccheri, amminoacidi) Trasporto attivo (4) Gradienti elettrochimici Lenergia consumata sotto forma di ATP viene immagazzinata sotto forma di potenziale elettrochimico di membrana. La differenza di potenziale creata, a spese di ATP, ai due lati della membrana, serve a far funzionare altri meccanismi cellulari Il gradiente di Ca 2+ generato dalla pompa Ca 2+ (Ca 2+ ATP-asi) ha un ruolo: nella contrazione delle cellule muscolari

11 Le macromolecole e i materiali di grosse dimensioni, che non possono attraversare la membrana plasmatica, per diffusione semplice o per mezzo di proteine di trasporto, vengono introdotte o espulse mediante vescicole. Trasporto tramite vescicole (1) endocitosiesocitosi

12 Endocitosi: si attua attraverso la formazione di invaginazioni della membrana, che poi si chiudono verso linterno, formando piccole vescicole che racchiudono la sostanza da trasportare e si muovono nel citoplasma. Trasporto tramite vescicole (1) Endocitosi invaginazionefusionegemmazione

13 Endocitosi mediata da recettore: endocitosi in cui la molecola da trasportare (es. colesterolo) si lega ad un recettore di membrana e il complesso molecola-recettore viene successivamente inglobato in una vescicola. Trasporto tramite vescicole (2) Endocitosi mediata da recettore citosol ligando recettore

14 Trasporto tramite vescicole (3) Pinocitosi Pinocitosi: endocitosi in cui la cellula ingloba goccioline di liquido in cui siano disciolti soluti. proiezione di membrana fusione internalizzazione

15 Trasporto tramite vescicole (4) Fagocitosi Fagocitosi: endocitosi in cui la cellula ingloba particelle solide di grosse dimensioni proiezione di membrana inglobamento e fusione internalizzazione macrofago che fagocita due batteri

16 Trasporto tramite vescicole (5) Esocitosi Esocitosi: opera in direzione opposta allendocitosi. Vescicole endocellulari migrano fino alla membrana plasmatica e si fondono con essa, riversando il loro contenuto allesterno. Le proteine sintetizzate nel RER e rielaborate dal Golgi vengono espulse allesterno mediante vescicole di esocitosi. contatto e adesione inizio della fusione fusione e scarico


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