Lezione del 9 marzo 2017 Metabolismo cellulare, ATP, membrana plasmatica, proteine di membrana, diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo, uniporto, simporto, antiporto, endocitosi e esocitosi, comunicazione cellulare, giunzioni occludenti, desmosomi, giunzioni serrate, potenziale di membrana, chemorecettori gustativi e olfattivi

Le membrane cellulari agiscono da barriere semipermeabili per la maggior parte delle molecole Questa selezione nel passaggio di sostanze rappresenta uno dei passi evolutivi più importanti per le cellule

Tipi di trasporto attraverso le membrane Diffusione passiva: semplice, osmosi, facilitata. (non richiede energia) Trasporto attivo: diretto e indiretto (richiede energia)

Diffusione passiva: semplice il movimento dell’acqua o di un soluto sia esso una molecola o ione, da una area ad alta concentrazione ad una a bassa concentrazione si definisce diffusione SEMPLICE

Diffusione passiva: semplice I gas, l’anidride carbonica e l’ossigeno sono le molecole che diffondono attraverso la membrana plasmatica per diffusione semplice. Le soluzioni ipertoniche sono quelle ricche di soluto, le ipotoniche quelle povere di soluto, rispetto ad una soluzione di controllo. Le soluzioni isotoniche hanno la stessa concentrazione di soluto della soluzione di controllo. Il confronto viene fatto fra l’ambiente intracellulare e quello extracellulare.

Acquaporine L'acqua, è una molecola polare e grazie a queste sue proprietà chimico-fisiche, le molecole d'acqua, diffondono difficilmente attraverso le membrane biologiche Affinché l'acqua possa attraversare una membrana biologica, è necessaria la presenza di canali proteici specifici per il trasporto dell'acqua. Tali canali sono chiamati acquaporine. Il trasporto dell'acqua, avviene per diffusione facilitata, cioè senza dispendio energetico, infatti, il passaggio dell'acqua da una parte all'altra della membrana, avviene secondo osmosi.

Diffusione passiva: osmosi Il termine osmosi indica la diffusione passiva del solvente attraverso una membrana semipermeabile dal compartimento a maggior potenziale idrico (concentrazione minore di soluto) verso il compartimento a minor potenziale idrico (concentrazione maggiore di soluto), quindi contro il gradiente di concentrazione.

Diffusione passiva: facilitata La diffusione facilitata di ioni o piccole molecole avviene attraverso proteine di membrana o gruppi di proteine di membrana. Attraverso i canali formati da queste proteine gli ioni e le molecole passano per diffusione passiva secondo la legge della differenza di potenziale. I canali possono essere chiusi o aperti sono noti cinque tipi di canale.

Diffusione facilitata di molecole Oltre agli ioni piccole molecole idrofile (zuccheri) possono attraversare la membrana. Anche in questo caso sono necessarie proteine intrinseche di membrana. Anche in questo caso la molecola si muove per diffusione semplice. Le proteine di membrana sono selettive per il trasportato e si aprono quando si instaura il legame con il trasportato.

Per le proprietà idrofile dei suoi componenti (cellulosa, emicellulose, pectine) la parete cellulare è permeabile all'acqua: l'acqua può agevolmente fluire attraverso le pareti cellulari

Banda del Caspary La banda del Caspary è un ispessimento della parete primaria che viene impregnata di una sostanza lipidica e cerosa, molto simile alla suberina ed alla lignina. Tale sostanza rende impermeabili le pareti. La banda del Caspary gioca un ruolo di primaria importanza nel passaggio delle sostanze nutritizie dalla radice al resto della pianta. Passaggio che può avvenire solo attraverso il protoplasma cellulare.

Banda del Caspary

Il trasporto attivo avviene contro gradiente di concentrazione Il trasporto attivo richiede energia (ATP)

Le cellule vegetali, a differenza di quelle animali, sono protette da una parete cellulare costituita da vari polisaccaridi: principalmente cellulosa -un materiale che il corpo umano non è in grado di metabolizzare- emicellulosa e pectina. Sono poi circondate da una membrana cellulare. I nutrienti sono spesso localizzati in alcuni compartimenti specifici all’interno della cellula, o legati ad alcuni elementi strutturali come proteine e membrane. Insomma, sono “sepolti” in profondità e questo può influire enormemente sulla loro accessibilità. Le cellule quindi devono venire danneggiate meccanicamente, chimicamente, o mediante il calore per poter permettere al nostro corpo di assorbire i vari nutrienti. L’azione meccanica, come quando prepariamo un passato di verdura frullando tutto, danneggia le pareti di cellulosa mentre riscaldando avviene la degradazione chimica della pectina e i tessuti si ammorbidiscono.

Quando leggiamo la tabella nutrizionale di un alimento con il relativo contenuto di ferro, vitamina C o beta-carotene, non significa che il nostro corpo, mangiando quell’alimento, riesca effettivamente sempre ad assorbire quelle sostanze. Si definisce la bioaccessibilità di un nutriente la quantità disponibile per l’assorbimento intestinale dopo il rilascio dall’alimento. Questo parametro è ben più importante del semplice contenuto di un nutriente, perché misura la quantità che è effettivamente disponibile nell’intestino per essere assorbito e che quindi può dare benefici al nostro corpo. Non necessariamente una attività antiossidante di una sostanza, ad esempio, nel nostro corpo proviene dal vegetale che ne ha una concentrazione maggiore, se questa è poco bioaccessibile.

La bioaccessibilità è il punto di partenza per indagare la biodisponibilità: la frazione di nutriente di ingerito disponibile per essere utilizzato dalle normali funzioni fisiologiche o per essere immagazzinata dal nostro corpo. In altre parole, il nutriente è lì, pronto per essere assorbito e utilizzato dal nostro corpo. Ma non sempre ci sono le condizioni adatte per farlo: ad esempio dipende da cos’altro sto mangiando in quel momento, quante fibre, quanti grassi ecc. Queste misure non sono semplici da effettuare. In vivo si può misurare la concentrazione nel plasma dopo che una certa dose di nutriente è stata assunta da dei volontari, oppure prelevare direttamente dall’intestino del materiale organico e analizzarlo, o usare altri metodi. In vitro invece si cerca di simulare i processi digestivi e il successivo assorbimento utilizzando acidi, enzimi e colture cellulari appropriate.

Carotenoidi Il beta-carotene, e i carotenoidi in genere, sono i responsabili della colorazione arancione di vegetali come carote o papaya, ma sono presenti anche in altri vegetali, come gli spinaci, coperti dal verde della clorofilla. Il beta-carotene è un nutriente prezioso per il nostro corpo: è un precursore della vitamina A -per questo motivo viene anche chiamato provitamina A- e ha un potere antiossidante che pare essere coinvolto nella protezione da alcune disfunzioni e malattie. Il carotene nelle carote è localizzato in forma cristallina nei cromoplasti (organuli delle cellule circondati da una doppia membrana dove si accumulano i pigmenti). Insomma i caroteni sono “sepolti” in profondità nelle cellule delle carote e di altri alimenti che li contengono e quindi devono prima essere resi accessibili, rompendo le varie barriere, a partire dalla parete cellulare esterna di cellulosa e pectina, prima che nel nostro intestino possano venire assorbiti.

Radice fresca Radice cotta (100°C, 30 min) Degr. pectina