I lipidi sono formati da acidi grassi e glicerolo

Le membrane sono costituite da fosfolipidi

doppio strato fosfolipidico 5 nm Membrane cellulari: doppio strato fosfolipidico

Membrane diverse hanno composizioni diverse di lipidi e altre molecole

Solo i movimenti laterali dei fosfolipidi sono veloci Per invertire la propria posizione in membrana una molecola di fosfolipide dovrebbe attraversare lo strato idrofobico. I movimenti laterali sono però molto veloci. In pochi secondi un fosfolipide può percorrere l’intero perimetro della membrana

Il Colesterolo influenza la fluidità delle membrane

Il monostrati interni e esterni del doppio strato ha una composizione diversa di lipidi

Oltre ai lipidi, costituenti essenziali, le membrane biologiche contengono proteine e zuccheri (glucidi). Proteine (interagiscono non covalentemente con la membrana) proteine integrali di membrana (penetrano il doppio strato) proteine periferiche di membrana (non penetrano il doppio strato). Glucidi (interagiscono covalentemente con i lipidi o le proteine di membrana) Glicolipidi Glicoproteine

Le membrane definiscono i confini cellulari e dividono la cellula in compartimenti discreti. Regolano le comunicazioni tra l’interno e l’esterno della cellula, Agiscono in trasformazioni chimiche e nelle trasformazioni energetiche. Sono formate dal doppio strato fosfolipidico, da molecole idrofobiche come il colesterolo, da proteine (integrali o periferiche) e da polisaccaridi presenti di solito attaccati alle proteine o direttamente alla membrana nel versante esterno della cellula.

Proteine e carboidrati di membrana sono importanti per il riconoscimento e l’adesione cellulare

Il riconoscimento tra le cellule è di solito omotipico: le stesse molecole protrudono dalla cellula e formano una interazione. Alcune interazioni sono invece eterotipiche, e avvengono tra molecole differenti (es. interazione tra cellula uovo e spermatozoo)

Le giunzioni occludenti sigillano le cellule tra loro. Giunzioni cellulari specializzate – Giunzioni occludenti - Sigillano le cellule impedendo il passaggio di materiale tra una cellula e l’altra Le giunzioni occludenti sigillano le cellule tra loro.

I desmosomi sono “chiodi” che mantengono unite le cellule Giunzioni cellulari specializzate – Desmosomi - I desmosomi sono “chiodi” che mantengono unite le cellule

Giunzioni cellulari specializzate – Giunzioni serrate (Gap junctions) - Le giunzioni serrate consentono il passaggio di sostanze tra le cellule

Trasporto attraverso le membrane Le membrane hanno permebilità selettiva—possono essere attraversate solo da alcune sostanze

Diffusione : processo che attraverso movimenti casuali di molecole conduce il sistema ad uno stato di equilibrio

Movimento dei soluti attraverso una membrana permeabile Vm differenza di potenziale elettrico La rapidità di diffusione dipende da: Gradiente di concentrazione Gradiente elettrochimico Diametro delle molecole Temperatura

Osmosi movimento delle molecole d’acqua attraverso le membrane Osmosi: movimento passivo dell’acqua attraverso le membrane

La membrana cellulare è selettivamente permeabile 1

Potenziale di membrana Equazione di Nernst: R: costante dei gas T: temperatura F: costante di Faraday z: carica dello ione 2.3 RT/zF = 58 mV (20 °C) Il potenziale tipico di una cellula animale è -70 mV (interno negativo)

Trasporto di molecole attraverso la membrana

Trasporto di molecole attraverso la membrana Trasporto passivo avviene secondo il gradiente di concentrazione - Diffusione facilitata Trasporto attivo avviene contro il gradiente di concentrazione - trasporto attivo primario (richiede ATP) - trasporto attivo secondario (sfrutta il gradiente di concentrazione di un’altra sostanza)

Distinzione tra diffusione semplice e diffusione facilitata Velocità di trasporto Gradiente di concentrazione Velocità di trasporto Gradiente di concentrazione

Diffusione facilitata Canali Carrier

La diffusione facilitata può essere regolata

Trasporto di molecole attraverso la membrana Trasporto passivo avviene secondo il gradiente di concentrazione “Diffusione facilitata” Trasporto attivo avviene contro il gradiente di concentrazione - trasporto attivo primario (richiede ATP) - trasporto attivo secondario (sfrutta il gradiente di concentrazione di un’altra sostanza)

Pompa sodio-potassio

La distribuzione dei trasportatori delle cellule epiteliari crea le condizioni per il passaggio di particolari soluti e di acqua (per effetto osmotico) nei circolo sanguigno. La reidratazione prevede la somministrazione di una soluzione acquosa contenente glucosio e sodio H2O

La struttura di (pochi) trasportatori di membrana è conosciuta Canale di k+ si Streptomyces lividans. (a) Vista frontale al piano della membrana (b) vista perpendicolare al piano della membrana X-ray structure of a voltage-dependent K+ channel Jiang Y et al Nature 2003

L’ingresso e l’uscita di macromolecole sono mediate da vescicole L’endocitosi è mediata da recetori e avviene in depressioni della membrana rivestite di particolari proteine come la clatrina. Una fossetta rivestita forma per invaginazione una vescicola rivestita all’interno del citoplasma

Altre funzioni delle membrane biologiche

Altre funzioni delle membrane biologiche

Altre funzioni delle membrane biologiche