Membrane biologiche Isolamento.

Presentazione sul tema: "Membrane biologiche Isolamento."— Transcript della presentazione:

1 Membrane biologiche Isolamento

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
Legami elettrostatici deboli tra le teste polari Interazioni idrofobiche STABILITA’ Assenza di legami covalenti Dipende da temperatura Lunghezza delle code degli acidi grassi e loro insaturazione FLUIDITA’

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 Membrane diverse esprimono proteine diverse  funzioni diverse Alcune proteine si possono muovere nel doppio strato

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

24 Le a- 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: 2-60 unità monosaccaridiche Solo versante extracellulare

30 Glico-lipidi e glicoproteine: segnale di riconoscimento nell’interazione tra cellule Nelle glicoproteine la parte glucidica si lega alle proteine nel RER (legame N-glicosidico) e subisce modificazioni nell’apparato 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 ALL’ESTERNO

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
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 all’interno 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 dall’interazione 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 TRASPORTO ATTIVO CONTRO GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE: necessarie energia e proteine Tra gli ioni che vengono trasportati: Na+, K+, Ca2+ Molecole: amminoacidi, glucosio, altri zuccheri

47 Pompa sodio-potassio Equilibrio osmotico c. animale
Produce un potenziale elettrico Gradiente elettrochimico: gradiente di concentrazione + gradiente 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 Ca2+ Ca2+ < nel citoplasma rispetto all’esterno. Abbondante nel REL Ca2+ innesca vari eventi cellulari (secrezione di molecole segnale, contrazione muscolare …) Pompe Ca2+: membrana (Ca2+ fuori dalla cellula) e reticolo endoplasmatico (Ca2+ 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 dell’ulcera 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, a e b, e passano in uno stato fosforilato (subunità a) 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) Le quattro classi di proteine di trasporto ATP-dipendenti. Le pompe della classe p sono costituite da due diversi peptidi, alfa e beta, e passano in uno stato fosforilato durante il ciclo di trasporto. La sequenza attorno al residuo che viene fosforilato, situato nelle subunità alfa è omologa nelle diverse pompe. Le pompe delle classi F e V non danno origine ad intermedi fosforilati. Le loro strutture sono simili e contengono proteine simili, ma le loro subunità non hanno alcuna relazione con quelle delle pompe della classe P. Tutti i membri dell'ampia superfamiglia di proteine ABC contengono quattro domini essenziali: due domini transmembrana (T) e due domini citosolici leganti ATP (A) che accoppiano l'idrolisi di ATP al trasporto di un dato soluto. In alcune proteine ABC, questi domini sono presenti come subunità separate (come nel caso illustrato) mentre, in altre, risultano fusi in un singolo polipeptide.

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)