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Isolamento Membrane biologiche. Comunicazione Formazione compartimenti: distribuzione del lavoro cellulare Supporto per ancorare molecole.

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Presentazione sul tema: "Isolamento Membrane biologiche. Comunicazione Formazione compartimenti: distribuzione del lavoro cellulare Supporto per ancorare molecole."— Transcript della presentazione:

1 Isolamento Membrane biologiche

2 Comunicazione

3 Formazione compartimenti: distribuzione del lavoro cellulare Supporto per ancorare molecole

4 1935 Ipotesi di Danielli- Davson: membrana come un sandwich

5 1972 Ipotesi Singer e Nicolson: modello a mosaico fluido

6 La membrana analizzata con freeze fracture

7 Membrane biologiche: lipidi Fosfogliceridi Sfingolipidi Colesterolo: solo negli eucarioti

8 Struttura dei Glicolipidi

9 DOPPIO STRATO Fluido bidimensionale La fluidità si studia su LIPOSOMI o DOPPI STRATI SINTETICI

10 LIPOSOMI DOPPIO STRATO SINTETICO

11 Coesistenza di parti polari ed apolari: in acqua assumono posizione ordinata in maniera spontanea

12 Il foglietto fosfolipidico è stabile e fluido STABILITA 1)Legami elettrostatici deboli tra le teste polari 2)Interazioni idrofobiche FLUIDITA 1)Assenza di legami covalenti 2)Dipende da temperatura 3)Lunghezza delle code degli acidi grassi e loro insaturazione

13 I lipidi ruotano e traslano sullo stesso piano di membrana, ma difficilmente cambiano strato

14 Fluidità del doppio strato Composizione es. acidi grassi saturi- insaturi Temperatura Presenza di colesterolo

15 Il colesterolo: 1- ad alta temperatura evita eccessiva fluidità 2- a bassa temperatura impedisce la fase di gel delle membrane

16 Asimmetria Diversa distribuzione dei lipidi nei 2 strati INTERNO: fosfatidiletanolammina, fosfatidilserina, fosfatidilinositolo ESTERNO: fosfatidilcolina, sfingomielina

17 Asimmetria nasce in fase di sintesi nel RE Flippasi mantenengono concentrazioni diverse di P-lipidi

18 ZOLLE LIPIDICHE Meno fluidi: RAFT (glicosfingolipidi, colesterolo) CAVEOLAE, invaginate, associate ai processi di trasduzione del segnale Caveolae caratterizzate dalla proteina caveolina

19 Membrane biologiche: proteine Funzioni delle proteine di membrana Alcune proteine si possono muovere nel doppio strato Membrane diverse esprimono proteine diverse funzioni diverse

20 Associazione di proteine di membrana con un bilayer lipidico

21 Schema di proteine di membrana in un doppio strato lipidico

22 Proteine periferiche di membrana Non incorporate, legate debolmente a proteine o fosfolipidi Rimosse senza distruggere la struttura del doppio strato

23 Attraversano il doppio strato Rilasciate se viene distrutto il doppio strato con detergenti Proteine integrali di membrana

24 Le - eliche transmembrana sono costituite da aminoacidi la maggior parte dei quali idrofobici.

25 Struttura tipica delle PORINE Batteri, cloroplasti e mitocondri

26 Proteine ancorate ai lipidi Sono legate covalentemente con molecole lipidiche del doppio strato, sia nel versante interno che in quello esterno

27 La membrana è collegata dal lato citoplasmatico a un CORTEX proteico

28 DOMINI DI MEMBRANA Mobilità delle proteine limitata dalla loro associazione con il citoscheletro Anche i lipidi possono influenzare la motilità delle proteine (zolle lipidiche)

29 IL GLICOCALICE: carboidrati Catene oligosaccaridiche ramificate o lineari: unità monosaccaridiche Solo versante extracellulare

30 Glico-lipidi e glicoproteine: segnale di riconoscimento nellinterazione tra cellule Nelle glicoproteine la parte glucidica si lega alle proteine nel RER (legame N-glicosidico) e subisce modificazioni nellapparato di Golgi (legame O- glicosidico)

31 ASIMMETRIA FOSFOLIPIDI: fosfatidilcolina e sfingomielina strato esterno, P-lipidi con carica negativa o neutra, strato interno PROTEINE GLICOLIPIDI E GLICOPROTEINE ALLESTERNO

32 I TRASPORTI DI MEMBRANA

33 REGOLAZIONE DEL FLUSSO DI IONI E MOLECOLE TRA INTERNO E ESTERNO DELLE CELLULE MEMBRANA SELETTIVAMENTE PREMEABILE

34 LA MEMBRANA E SEMIPERMEABILE

35 TRASPORTO PASSIVO TRASPORTO ATTIVO

36 Diffusione semplice: attraverso la componente lipidica. Segue gradiente di concentrazione. Importanti le dimensioni e lipoflia del composto e la temperatura

37 OSMOSI: la diffusione di acqua attraverso le membrane (da una solux più diluita ad una più concentrata) Nei tessuti animali le cellule sono immerse in un fluido ricco di soluti (Na+ e Cl-) che bilancia la concentrazione dei soluti allinterno della cellula

38 Diffusione facilitata: Proteine Vettore: cambia forma, trasferisce molecole idrosolubili Canali ionici: poro idrofilico, gli ioni si adattano al poro

39 TIPI DI TRASPORTO Differenza di concentrazione tra i due lati della membrana

40 Ogni membrana ha la sue proteine vettore Ogni vettore è selettivo e generalmente trasporta un solo tipo di molecola

41 Proteine vettore Trasporto secondo gradiente di concentrazione Trasporto di zuccheri, amminoacidi, nucleosidi…

42 Trasportatore del glucosio 12 segmenti alfa elica transmembrana Appena entrato nella cellula il glucosio viene fosforilato a glucosio-6-P

43 Proteine Canale 1-Pori aperti, es. porine, acquaporine 2-Canali ionici, selettivi e trasporto molto rapido Canali ionici: non sono sempre aperti; controllati da neurotrasmettitori, cambi di potenziale elettrico o stimolo meccanico

44 La selettività dipende dallinterazione tra ioni e pareti dei pori

45 Potenziale di membrana esercita una forza sulle molecole cariche Lato citoplasmatico: potenziale negativo Gli spostamenti di un soluto carico: gradiente di concentrazione e dal potenziale elettrico: gradiente elettrochimico

46 CONTRO GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE: necessarie energia e proteine Tra gli ioni che vengono trasportati: Na +, K +, Ca 2+ Molecole: amminoacidi, glucosio, altri zuccheri TRASPORTO ATTIVO

47 Pompa sodio-potassio Gradiente elettrochimico: gradiente di concentrazione + gradiente elettrico Equilibrio osmotico c. animale Produce un potenziale elettrico

48 Cellule vegetali, funghi e batteri non hanno pompa Na+/K+, hanno pompe protoniche che creano un gradiente di H+ (batteri assumono zuccheri con simporti di H+)

49 IONE Ca 2+ Ca 2+ < nel citoplasma rispetto allesterno. Abbondante nel REL Ca 2+ innesca vari eventi cellulari (secrezione di molecole segnale, contrazione muscolare …) Pompe Ca 2+ : membrana (Ca 2+ fuori dalla cellula) e reticolo endoplasmatico (Ca 2+ nel reticolo)

50 Pompe H+ Es. pompa H+/K+ delle cellule parietali gastriche serve per acidificare i fluidi gastrici Bersaglio di farmaci usati per il trattamento dellulcera gastrica Presenti anche nei lisosomi, negli endosomi, nei batteri, nei lieviti

51 Trasporto attivo

52 . il Trasporto attivo primario e le 4 classi di proteine di trasporto ATP-dipendenti. Le pompe della classe P sono costituite da 2 peptidi, e, e passano in uno stato fosforilato (subunità ) durante il ciclo di trasporto. Le pompe delle classi F e V Usano ATP ma non vengono fosforilate Per ogni ATP consumato trasportano H+ contro gradiente elettrochimico Le proteine ABC Procarioti: trasporto ioni, AA,zuccheri Eucarioti: sostanze tossiche fuori da cellula MDR (multidrug-resistence transport protein) presenti nelle cellule, ma iper-espressi nelle c. tumorali Proteina CFTR, canale per il cloro (mutazione:fibrosi cistica)

53 TRASPORTO ATTIVO INDIRETTO Il gradiente di Na+ può alimentare il trasporto attivo del glucosio: trasportatori accoppiati

54 Co-trasporto glucosio-Na+

55 Na+ più abbondante fuori dalla cellula, K+ dentro e la cellula deve bilanciare le cariche positive e negative Na+ è bilanciato dal Cl- e il K+ è bilanciato da ioni intracellulari a carica negativa (anioni)


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