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1 IN QUESTA PRESENTAZIONE VENGONO AFFRONTATI I SEGUENTI ARGOMENTI … MEMBRANA PLASMATICA DIFFUSIONE SEMPLICE DIFFUSIONE FACILITATA OSMOSI TRASPORTO ATTIVO.

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1 1 IN QUESTA PRESENTAZIONE VENGONO AFFRONTATI I SEGUENTI ARGOMENTI … MEMBRANA PLASMATICA DIFFUSIONE SEMPLICE DIFFUSIONE FACILITATA OSMOSI TRASPORTO ATTIVO

2 2 La membrana plasmatica è un sottile involucro di circa 7-9 nm di spessore; essa avvolge la cellula e svolge funzioni di LA MEMBRANA PLASMATICA –Isolamento fisico –Regolazione degli scambi –Sensibilità –Supporto strutturale

3 3 Il doppio strato lipidico forma una pellicola liquida nella quale galleggiano diverse proteine, ma costituisce una barriera al passaggio di sostanze idrofile Struttura della membrana (modello a mosaico fluido)

4 4 Citoplasma Fluido extracellulare Doppio strato fosfolipidico proteine canale Struttura della membrana (modello a mosaico fluido)

5 5 DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO coda non polare (idrofoba) testa polare (idrofila) …acqua… sigillo impermeabile

6 6 Due membrane adiacenti Cellula 1 Cellula 2 Membrana Spazio intercellulare

7 7 LA MEMBRANA PLASMATICA È costituita da: Lipidi Proteine Carboidrati

8 8 La Membrana Plasmatica - LIPIDI I fosfolipidi di membrana sono molecole anfipatiche, con una testa polare idrofilica ed una coda idrofoba I lipidi di membrana si assemblano spontaneamente in doppio strato se posti in acqua Le membrane naturali si chiudono spontaneamente

9 9 proteina estrinseca aderente ma non immersa nel doppio strato fosfolipidico proteine di membrana

10 10 proteine di membrana proteina intrinseca proteina intrinseca transmembrana attraversa la membrana da parte a parte parzialmente o interamente immersa nel doppio strato fosfolipidico

11 11 in che modo vengono generate e mantenute le differenti concentrazioni di sostanze fra ambiente extracellulare e citoplasma?

12 12 Le vie di passaggio attraverso la membrana plasmatica

13 13 LA MEMBRANA PLASMATICA Specifiche proteine di trasporto assicurano il passaggio di ioni e molecole idrosolubili. Si riconoscono diversi tipi di trasporto mediato da proteine: TRASPORTO PASSIVO, che avviene secondo gradiente senza dispendio di energia; TRASPORTO ATTIVO, che avviene contro gradiente con dispendio di energia. invece Il doppio strato fosfolipidico permette il libero passaggio di: acqua gas (O 2, CO 2 ) piccole molecole liposolubili (come ammoniaca, urea,…) Da una zona in cui la concentrazione è maggiore, a unaltra in cui la concentrazione è minore Da una zona in cui la concentrazione è minore, a unaltra in cui la concentrazione è maggiore

14 14 …cioè il TRASPORTO PASSIVO, che avviene secondo gradiente, è spontaneo … mentre … il TRASPORTO ATTIVO, NO spostare delle sostanze contro gradiente RICHIEDE ENERGIA

15 15 LA MEMBRANA PLASMATICA TRASPORTO PASSIVO DIFFUSIONE: trasporto di materiale da un'area in cui esso è presente ad alta concentrazione verso una a più bassa concentrazione. Differenza di concentrazione = gradiente di concentrazione. DIFFUSIONE FACILITATA: movimento di molecole attraverso la membrana cellulare tramite particolari proteine di trasporto che formano dei canali e sono integrate nella membrana cellulare. OSMOSI: diffusione di un solvente attraverso una membrana verso una regione ad alta concentrazione di soluto. A muoversi è il solvente e non il soluto. Negli organismi viventi il solvente è l'acqua e la maggior parte delle membrane cellulari è permeabile all'acqua.

16 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 17 DIFFUSIONE SEMPLICE

18 18 se molti individui sono concentrati in una spiaggia…

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

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

21 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 22 DIFFUSIONE FACILITATA

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

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

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

26 26 Torniamo alla cellula.....e al passaggio di sostanze fra i due lati della membrana plasmatica

27 27 Certi composti (troppo grandi per passare attraverso i canali di membrana) possono essere passivamente trasportati da PROTEINE VETTRICI Diffusione facilitata

28 28 Diffusione facilitata Aggancio della molecola alla proteina vettrice

29 29 Diffusione facilitata Liberazione della molecola nel citoplasma

30 30 OSMOSI

31 31 La MEMBRANA SEMIPERMEABILE è una membrana che può essere attraversata liberamente dallacqua, ma non dalla maggior parte di soluti in essa disciolti LOSMOSI è un caso particolare di DIFFUSIONE e consiste nel passaggio di acqua attraverso una MEMBRANA SEMIPERMEABILE che separa due soluzioni a diversa concentrazione

32 32 Per comprendere meglio losmosi, torniamo per un momento al meccanismo di diffusione semplice, immaginando di condurre un piccolo esperimento...

33 33 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 soluto

34 34 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 acqua

35 35 Per dirla in altro modo… La maggiore presenza di soluto nel comparto di sinistra fa sì che la concentrazione di molecole di acqua sia inferiore rispetto a quello di destra; quindi, si verifica un movimento di molecole dacqua da destra a sinistra H 2 O < conc. H 2 O > conc. acqua

36 36 Due soluzioni aventi uguale concentrazione si dicono ISOTONICHE Se, invece, hanno concentrazione diversa, quella più concentrata è detta IPERTONICA, mentre quella meno concentrata è detta IPOTONICA SOLUZIONE: miscela omogenea formata da molecole di una certa sostanza, chiamata SOLUTO, disperse in unaltra sostanza, chiamata SOLVENTE

37 37 Se le due soluzioni a concentrazione diversa sono separate da una membrana semipermeabile… …lacqua si muove per OSMOSI dalla… Soluzione IPOTONICASoluzione IPERTONICA alla Minore concentrazione del soluto Maggiore concentrazione del soluto

38 38 La MEMBRANA CELLULARE si comporta come una MEMBRANA SEMIPERMEABILE … …così lacqua passa attraverso di essa per OSMOSI

39 39 Osmosi e cellule Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, cioè lacqua, diffonde da un lato allaltro della membrana plasmatica.Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, cioè 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 40 OSMOSI: Diffusione di acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva NESSUNA VARIAZIONE PLASMOLISI: DISTACCO DELLA MEMBRANA CELLULARE DALLA PARETE LA CELLULA NON SCOPPIA PER VIA DELLA PARETE CELLULARE AUMENTA IL TURGORE

41 41 Se il fluido extra-cellulare è... –Ipotonico –Isotonico –Ipertonico Leffetto sui globuli rossi è... Emolisi Nessuno Crenatura Osmosi e globuli rossi

42 42 Ricapitolando: LOsmosi 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.

43 43 DIFFUSIONE SEMPLICE DIFFUSIONE FACILITATA e OSMOSI sono PROCESSI di TRASPORTO PASSIVI in quanto non implicano un dispendio energetico

44 44 COME LA DIFFUSIONE FACILITATA, ANCHE IL TRASPORTO ATTIVO È MEDIATO DA SPECIFICHE PROTEINE DI MEMBRANA trasportano le sostanze attraverso la membrana e le scaricano sul lato opposto le proteine di trasporto funzionano in una sola direzione e possono essere selettive TRASPORTO ATTIVO però MENTRE LA DIFFUSIONE FACILITATA AVVIENE SECONDO GRADIENTE, SENZA CONSUMO DI ENERGIA (cioè spontaneamente) IL TRASPORTO ATTIVO AVVIENE CONTRO GRADIENTE, UTILIZZANDO ENERGIA

45 45 Nel TRASPORTO ATTIVO le sostanze sembrano infrangere le leggi della fisica … perché si spostano … da una zona a concentrazione minore verso una a concentrazione maggiore zona a concentrazione minore zona a concentrazione maggiore

46 46 … però i processi di TRASPORTO ATTIVO, per spostare sostanze contro gradiente richiedono molta energia Per questo avvengono solo nelle cellule che sanno compiere la respirazione cellulare Le cellule che si servono del trasposto attivo presentano numerosissimi mitocondri

47 47 Il trasporto contro gradiente può a sua volta determinare la formazione di zone a concentrazioni diverse, cioè generare gradienti di concentrazione che consentono la diffusione di altre sostanze Inoltre…

48 48 Perché il trasporto attivo è importante? Permette alle sostanze nutritive di entrare nelle cellule, anche quando la loro concentrazione al di fuori della cellula è molto bassa… (come avviene ad esempio per il glucosio). Consente alla cellula di liberarsi di sostanze indesiderate, anche nel caso in cui la loro concentrazione sia molto elevata allesterno della cellula… (come avviene ad esempio per alcuni ioni e per le vitamine)

49 49 Alcuni esempi di TRASPORTO ATTIVO le cellule renali eliminano molte sostanze di rifiuto, grazie al trasporto attivo alcune alghe sono in grado di accumulare al loro interno vari ioni in concentrazioni fino a 100 volte superiori rispetto a quelle dellacqua marina al trasporto attivo è legata la contrazione muscolare (trasporto attivo di ioni Ca 2+ ) e il funzionamento delle cellule nervose (trasporto attivo di ioni Na + e K + )

50 50 Il Trasporto attivo È il trasporto di molecole attraverso la membrana plasmatica mediato da una proteina transmembrana detta trasportatore di membrana. Ricapitolando: In questa forma di trasporto le molecole si muovono contro un gradiente elettrico, chimico o elettrochimico. A differenza di quanto avviene nel trasporto passivo, nel trasporto attivo è richiesta una spesa energetica ed è sempre necessaria la mediazione di un trasportatore.

51 51 FINE … E INBOCCALLUPO PER LA VERIFICA !!!


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