UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CASSINO FACOLTA’ DI SCIENZE MOTORIE

Presentazione sul tema: "UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CASSINO FACOLTA’ DI SCIENZE MOTORIE"— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI CASSINO FACOLTA’ DI SCIENZE MOTORIE
CORSO INTEGRATO DI BIOCHIMICA, BIOLOGIA & GENETICA MEDIA MODULO DI BIOLOGIA & GENETICA MEDICA AA MEMBRANE & TRASPORTO Dott.ssa Veronica Papa

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3 TEORIA CELLULARE Le cellule sono gli elementi costitutivi di ogni essere vivente sia animale che vegetale e si ottengono dalla divisione di cellule preesistenti. Ogni cellula funziona come un’unità individuale rispondendo ad una gran varietà di stimoli ambientali. La cellula può essere quindi definita come l’unità morfofunzionale della vita, ossia la più piccola unità capace di vita autonoma. Possiede infatti tutte le proprietà che definiscono la vita: Riproduzione Accrescimento Capacità di sintesi proteica Reattività agli stimoli Movimento

4 ORGANIZZAZIONE DELLA MATERIA VIVENTE
Si definisce PROTOPLASMA la sostanza vivente che nel suo insieme forma la cellula (composti inorganici: acqua e ioni e composti organici: zuccheri, grassi proteine ed acidi nucleici). Anche la materia vivente si struttura in diversi livelli di organizzazione: Virus, viroidi (molecole di RNA) e prioni (molecole proteiche) (??????) Distinguiamo, organismi più semplici o procarioti dagli eucarioti, organismi strutturalmente più complessi.

5 PROCARIOTI VS EUCARIOTI
I batteri o procarioti rappresentano il livello più elementare di organizzazione cellulare. A differenza dei virus che sono parassiti obbligati, i batteri sono veri e propri organismi unicellulari in quanto posseggono tutte le strutture necessarie e sufficienti per condurre una vita autonoma. Sono caratterizzati dalla presenza di una membrana cellulare e di una parete con funzione di protezione e sostegno, ma differiscono dalla cellula eucariotica poiché mancano di compartimentalizzazione cellulare. La membrana nucleare è assente ed il materiale genetico (DNA) è libero nel protoplasma.

6 Gli eucarioti possono essere organismi sia unicellulari che pluricellulari.
Sono caratterizzati da una complessa struttura interna e dalla suddivisione ad opera della membrana nucleare del protoplasma in due compartimenti distinti: Il nucleo, generalmente in posizione centrale, al cui interno è contenuto il materiale genetico (esclusivamente DNA). Una porzione periferica denominata citoplasma di consistenza gelatinosa che avvolge il nucleo ed è a sua volta delimitata dalla membrana plasmatica e al cui interno sono contenuti gli organelli necessari allo svolgimento delle funzioni cellulari.

7 METODI & MEZZI DI INDAGINE
La determinazione della struttura della cellula è stata possibile tramite indagine ed osservazione al microscopio, uno strumento che aumenta il potere di risoluzione dell’occhio umano e ti permette di vedere oggetti molto piccoli notevolmente ingranditi.

8 I MICROSCOPI Si distinguono due tipi di microscopi che, differiscono nella risoluzione e nell’ingrandimento disponibile: Il microscopio ottico: utilizza un fascio di luce e permette di distinguere i tipi cellulari e le strutture più voluminose. Il microscopio elettronico che, invece, utilizzando un fascio di e- presenta un maggiore ingrandimento e consente di studiare l’ultra struttura cellulare. I microscopi elettronici possono dare immagini bidimenzionali o 3D a seconda che siano a trasmissione o a scansione: Il TEM osserva sezioni ultrasottili che vengono attraversati da un fascio di e-. L’ immagine trasmessa viene quindi impressa su una lastra fotografica. Il SEM ha una minore risoluzione del TEM, ma permette la formazione di un’immagine 3D in quanto gli e- non attraversano ma rimbalzano sulla superficie del campione.

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10 Fotografia al Microscopio ottico di mucosa respiratoria colorato con Ematossilina-Eosina. La mucosa delle fosse nasali e dei seni paranasali è rivestita da un epitelio ciliato pseudo stratificato. Fotografia al TEM di cellule di intestino. Fotografia al SEM di mucosa respiratoria.

11 RICAPITOLANDO… Si distingue in cellula procariotica ed eucariotica.
La cellula è l’unità base della vita. Si distingue in cellula procariotica ed eucariotica. I procarioti sono organismi unicellulari a struttura semplice, caratterizzati dalla presenza di una parete cellulare e dall’assenza di una membrana nucleare. Gli eucarioti sono organismi strutturalmente più complessi; possono essere uni o pluricellulari, animali o vegetali. Il loro protoplasma è diviso dalla membrana nucleare in due compartimenti: nucleoplasma, al cui interno è contenuto il DNA e il citoplasma.

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13 COMPOSIZIONE CELLULA EUCARIOTICA

14 MEMBRANA PLASMATICA Tutte le cellule sono circondate da una membrana lipidica esterna (plasmalemma o membrana plasmatica) che funge da intefraccia con l’ambiente esterno.

15 Supporto strutturale: conferisce stabilità.
Le funzioni generali della membrana plasmatica includono: Isolamento fisico: isola fisicamente la cellula dall’ambiente esterno e dal liquido extracellulare. Regolazione degli scambi con l’ambiente: controlla l’entrata di ioni e di sostanze nutritizie e l’eliminazione dei prodotti di rifiuto. Sensibilità: è coinvolta nella modificazione dell’ambiente extracellulare; permette alla cellula di riconoscere e rispondere agli stimoli ambientali. Supporto strutturale: conferisce stabilità.

16 FUNZIONI MEMBRANA PLASMATICA
Molecole indesiderabili, microorganismi ecc. Molecole nutritizie desiderabili Componenti intracellulari Prodotti metabolici inutili FUNZIONI MEMBRANA PLASMATICA

17 STRUTTURA DELLA MEMBRANA PLASMATICA
Il plasmalemma è un doppio strato costituito da fosfolipidi, colesterolo e proteine. Il modello proposto è quello di Singer e Nicholson (Modello a Mosaico Fluido)

18 I FOSFOLIPIDI Le membrane cellulari sono costituite da un doppio strato fosfolipidico. I fosfolipidi sono molecole anfipatiche; sono cioè costituiti da una porzione idrofila solubile in acqua ed una porzione idrofoba. I fosfolipidi sono strutturalmente simili ai trigliceridi ( che si ottengono dall’unione di una molecola di glicerolo con tre di acidi grassi),ma al posto di un acido grasso hanno il gruppo fosfato, anione dell’acido fosforico. Il gruppo fosfato ha delle cariche negative, pertanto forma la cosiddetta “testa idrofila” della molecola, mentre i due acidi grassi formano le “code idrofobe”. Le code idrofobe sono in genere formate da un acido grasso saturo (che non contiene C=C ed è quindi rettilinea) ed uno insaturo.

19 Per la loro natura anfipatica, i fosfolipidi in soluzione acquosa si dispongono spontaneamente a formare un doppio strato, con le teste polari dirette verso l’esterno e le code idrofobe dirette verso l’interno.

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21 IL MODELLO A MOSAICO FLUIDO
Nel 1972 Singer e Nicholson proposero il “modello a mosaico fluido” per le membrane biologiche. Secondo tale modello la membrana biologica è composta da un doppio strato di fosfolipidi con i gruppi polari rivolti verso l’ambiente acquoso intra- ed extra-cellulare ed i gruppi idrofobi rivolti all’interno adiacenti gli uni agli altri. Le proteine possono essere inserite all’interno della membrana (proteine intrinseche), estrinseche o transmembrana che attraversano l’intero spessore della membrana. Sulla superficie esterna della membrana molte proteine sono legate a catene polisaccaridiche formando le glicoproteine (Antigeni gruppi sanguigni o i recettori del virus dell’influenza). Nel loro insieme le glicoproteine e glicolipidi formano un rivestimento esterno denominato glicocalice.

22 Gli strati lipidici formano quindi una matrice fluida e dinamica nella quale sono immersi più o meno in parte le proteine. La fluidità e la flessibilità della membrana dipende dal livello di insaturazione degli acidi grassi e dalla percentuale di colesterolo presente all’interno del doppio strato fosfolipidico. Il colesterolo, infatti, da un lato impedisce l’impaccamento delle code idrofobiche e dall’altro colma le lacune che si formano tra le molecole di acidi grassi insaturi, stabilizzando in questo modo la struttura della membrana.

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24 RICAPITOLANDO… La membrana plasmatica è un sottile involucro che avvolge la cellula separandola dall’ambiente esterno e che regola lo scambio di sostanze con l’ambiente esterno. E’ formata da una matrice fluida e dinamica composta da colesterolo e fosfolipidi, che si organizzano a formare un doppio strato in cui le code idrofobiche sono rivolte verso l’interno e le teste polari sono rivolte verso l’ambiente acquoso esterno o intracellulare. Legate al doppio strato sono presenti delle proteine che possono essere inserite o meno del tutto o in parte all’interno della mebrana plasmatica. La fluidità della membrana dipende dal grado di insaturazione degli acidi grassi e dalla concentrazione di colesterolo

25 PROTEINE DI MEMBRANA

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30 FLUIDITA’ DELLE MEMBRANE BIOLOGICHE
I fosfolipidi sono molto dinamici infatti possono spostarsi lateralmente, girare intorno al proprio asse, vibrare, scambiarsi di posto lateralmente (fino ad un milione di volte al secondo). I movimenti di diffusione trasversale sono più rari, per motivi termodinamici. Le membrane si mantengono fluide in un ampio intervallo di temperature: Basse temperature rendono le catene fosfolipidiche talmente compattate da trasformare la membrana in un gel non fluido (per > la fluidit + catene insature) Alte T membrane diventano troppo fluide e meno selettive agli ioni

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32 I MECCANISMI DI TRASPORTO
La membrana plasmatica oltre alla funzione protettiva, regola lo scambio di sostanze con l’ambiente esterno, attraverso una sua proprietà specifica: LA PERMEABILITA’. In generale, maggiore è la permeabilità di una membrana maggiore è la faciltà con cui le sostanze riescono ad attraversarla. Il plasmalemma è selettivamente permeabile: permette cioè solo in passaggio di alcune sostanze, in base alle dimensioni, alla solubilità o alla carica.

33 Si definisce Trasporto Cellulare il movimento di molecole e ioni attraverso la membrana plasmatica.
Si riconoscono 3 tipologie di rasporto attraverso la membrana plasmatica: Diffusione Passiva Diffusione Facilitata Trasporto Attivo Il trasporto passivo non richiede consumo di energia, a differenza del trasporto passivo che comporta l’idrolisi di ATP. L’ ATP è una molecola trasportatrice di energia; essa cede energia scomponendosi in ADP (adenosina difosfato) e gruppo fosfato. La reazione inversa permette di immagazzinare energia riformando ATP. = Trasporto passivo }

34 LA DIFFUSIONE La diffusione sia semplice che facilitata è il passaggio netto di sostanza attraverso la membrana secondo gradiente di concentrazione fino al raggiungimento dell’equilibrio (es la produzione di CO2 e il consumo di ossigeno da parte della cellula). Le molecole trasportate per trasporto passivo sono l’acqua, gli ioni e le molecole di piccole dimensioni.

35 DIFFUSIONE FACILITATA
Molti nutrienti essenziali come il glucosio o gli amminoacidi non sono liposolubili ma neanche abbastanza piccole da attraversare la membrana. Hanno bisogno di una proteina trasportatrice (Carrier o canale)che li aiuti a passare la barriera rappresentata dalla membrana plasmatica. Il trasporto avviene sempre secondo la direzione del gradiente e persiste fin al raggiungimento dell’equilibrio.

36 La proteina di trasporto (acquaporina) forma un canale attraverso cui possono passare le molecole di H2O o di uno specifico soluto La proteina di trasporto assume 2 conformazioni (canali controllati),trasportando il soluto attraverso la membrana nel momento in cui cambia forma. La proteina può trasportare il soluto in entrambe le direzioni ed il movimento netto segue il gradiente di concentrazione.

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40 TRASPORTO ATTIVO Il trasporto attivo richiede energia (ATP).
Il trasporto attivo avviene contro gradiente di concentrazione. Il trasporto attivo richiede energia (ATP). Endocitosi: il materiale extracellulare viene incluso in vescicole a livello della membrana e trasportato all’interno della cellula. Pinocitosi: endocitosi di materiale extracellulare liquido. Fagocitosi: il materiale extracellulare viene assunto dalla cellula e successivamente inglobato in vescicole.

41 PINOCITOSI E FAGOCITOSI
Pinocitosi (“cellula cellula che che beve beve”) Formazione di vescicole riempite riempite di fluido extracellulare Processo non specifico come l’endocitosi mediata da recettore, ma molto comune Fagocitosi Fagocitosi (“cellula che mangia”) - Produzione di vescicole contenenti materiali solidi (anche grandi come la cellula stessa) - Operata solo da cellule del sistema immunitario

42 PINOCITOSI

43 FAGOCITOSI

44 ENDO & ESO-CITOSI

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