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I TRASPORTI ATTRAVERSO MEMBRANE BIOLOGICHE Biofisica e Fisiologia I Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia.

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Presentazione sul tema: "I TRASPORTI ATTRAVERSO MEMBRANE BIOLOGICHE Biofisica e Fisiologia I Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia."— Transcript della presentazione:

1 I TRASPORTI ATTRAVERSO MEMBRANE BIOLOGICHE Biofisica e Fisiologia I Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia

2 Movimenti di piccoli soluti attraverso le membrane Trasporto mediato da carrier Trasporto semplice 2 categorie generali

3 Diffusione Facilitata Trasporto Attivo Il movimento ottenuto per mezzo delle proteine carrier è detto TRASPORTO MEDIATO. Il trasporto mediato può essere passivo (diffusione facilitata) o attivo (trasporto attivo, primario e secondario). Trasporto mediato da carrier

4 PROPRIETA: -SPECIFICITA Ogni trasporto mediato è affidato ad un sistema che opera solo per una particolare sostanza o per un gruppo di sostanze simili. Es. il sistema di trasporto per gli AA è diverso da quello dei monosaccaridi -SATURAZIONE Lintensità del flusso non aumenta in modo proporzionale al C (legge di Fick) ma, al crescere del gradiente tende asintoticamente ad un limite massimo. -COMPETIZIONE Quando due sostanze simili utilizzano lo stesso sistema di trasporto, il trasporto delluna tende a inibire il trasporto dellaltra Diffusione facilitata

5 DIFFUSIONE FACILITATA

6 SATURAZIONE

7 COMPETIZIONE

8 Quando le molecole in competizione non vengono trasportate, ma ostacolano soltanto il trasporto di altri substrati, si parla allora di inibitori competitivi Nel sistema di trasporto del glucosio, il maltosio è un inibitore: compete con il glucosio per il sito di legame, ma una volta legato è troppo grande per essere trasportato attraverso la membrana INIBIZIONE

9 Modello del Carrier Mobile : Le molecole di trasportatore per potere fungere da veicoli allinterno della membrana cellulare devono avere la capacità di legarsi con la sostanza trasportata e muoversi, nello spessore della membrana, in accordo con le leggi della diffusione Applicabile solo per gli ionofori, oligopeptidi generalmente dotati di proprietà antibiotica, che aumentano fortemente la permeabilità ad alcune specie ioniche. Es. valinomicina che avvolge lo ione K + schermandone la carica elettrica e forma un complesso liposolubile capace di diffondere nella tela fosfolipidica.

10 Modello del flip-flop: Può spiegare anche i trasporti mediati attivi ammettendo che la proteina trasportatrice, traendo energia direttamente o indirettamente dal metabolismo cellulare, subisca una variazione conformazionale che faccia variare laffinità dei suoi siti quando sono esposti verso luno o verso laltro versante della membrana

11 DIFFUSIONE FACILITATA - Secondo gradiente di concentrazione - No ATP (il processo non richiede energia) - Raggiunto lequilibrio il processo si ferma - Trasporto mediato (specificità, saturazione, competizione) Es. trasporto del glucosio trasporto degli aminoacidi Limportanza funzionale della diffusione facilitata è rilevantissima, perché in sua assenza le più importanti molecole organiche di interesse vitale (nutritizie, metaboliche ed anche farmacologiche) non potrebbero attraversare la membrana con la velocità richiesta.

12 An example of a uniport system Transporters are thought to utilize the alternating conformation mechanism

13 Glucosio-permeasi pM 45000d -Modello flip-flop -Affinità del sito di legame è uguale ai due lati -La direzione del trasporto dipende dal gradiente -Affinità nulla per il glucosio-6-fosfato -Trasporta anche altri zuccheri esosi (D-mannosio, D-galattosio) ma con affinità molto inferiore Esistono almeno 5 diverse isoforme espresse nei vari tessuti, caratterizzate da una diversa capacità di trasporto. Le isoforme GLUT 1-4 sono strettamente specifiche per il glucosio, la GLU 5 trasporta preferenzialmente il fruttosio. Differiscono per una diversa K M, la quale esprime lambito di concentrazione di glucosio in cui la velocità di trasporto entra in saturazione. GLUT1 globuli rossi, capillari del SNC, rene K M 5 GLUT2 fegato, cellule β del pancreas, intestino, rene K M 7 GLUT3 neuroni, glia K M 1.8 GLUT4 fibrocellule muscolari striate, cellule adipose K M 4.6 GLUT5 intestino K M 6

14 J MAX Flusso netto J del soluto Concentrazione esterna del soluto (mM) KmKm ½ J MAX Il trasporto attraverso le membrane mediato da proteine di trasporto – caratteristiche cinetiche diffusione facilitata diffusione semplice Equazione di Michaelis e Menten: dove S è la concentrazione del substrato J = J MAX S K M + S.

15 Proteine di trasporto Simporto Uniporto Antiporto

16 UNIPORTO: il carrier può trasportare un solo tipo di sostanza TRASPORTO ACCOPPIATO: il carrier trasferisce contemporaneamente due tipi di sostanza Co-trasporto (o simporto) Contro-trasporto (o antiporto) Il trasporto accoppiato non è un uniporto poco selettivo in cui la stessa proteina trasportatrice possa fungere da veicolo per particelle affini. Il trasferimento delle due sostanze diverse è obbligatorio, il trasporto delluna non può avvenire senza laltra. In genere almeno una delle particelle è uno ione, mentre laltra può essere sia uno ione che una molecola organica.

17 Simporto Na + Glucosio Le proteine che operano questo trasporto sono denominate SGLT. Sono presenti principalmente nella membrana delle cellule assorbenti dellintestino tenue ove presiedono allingresso nella cellula del glucosio alimentare. Analogamente sono molto presenti nelle cellule epiteliali dei tubuli contorti prossimali del rene, ove consentono il recupero della rilevante quantità di glucosio filtrato dai glomeruli (nelluomo circa 180g/24h) che non deve essere perduto con lurina.

18 Trasporto epiteliale del sodio e del glucosio

19 Diffusione Semplice Diffusione Facilitata DIFFUSIONE Non richiede ulteriore energia oltre a quella derivata dal movimento molecolare Molecole attraversano il doppio strato lipidico Caratteristiche Strutturali Trasporto mediato da proteine di membrana Trasporto Attivo PRIMARIO Richiede ATP Trasporto Attivo SECONDARIO Crea gradienti per Vescicole rivestite da membrana ESOCITOSI FAGOCITOSI ENDOCITOSI

20 Esocitosi

21 Endocitosi


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