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IN QUESTA PRESENTAZIONE VENGONO AFFRONTATI I SEGUENTI ARGOMENTI …
MEMBRANA PLASMATICADIFFUSIONE SEMPLICE
DIFFUSIONE FACILITATAOSMOSI
TRASPORTO ATTIVO
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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
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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)
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Citoplasma
Fluido extracellulare
Doppio strato fosfolipidico
proteine
canale
Struttura della membrana(modello a mosaico fluido)
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DOPPIO STRATO FOSFOLIPIDICO
“coda” non polare (idrofoba)
“testa” polare (idrofila)
…acqua…
…acqua…
“sigillo” impermeabile
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Due membrane adiacenti
Cellula 1
Cellula 2
Membrana Spazio intercellulare
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LA MEMBRANA PLASMATICA
È costituita da:
• Lipidi
• Proteine
• Carboidrati
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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
9citoplasma
spazio extracellulare
proteina estrinseca
aderente ma non immersa nel doppio strato fosfolipidico
prot
eine
di m
embr
ana
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prot
eine
di m
embr
ana
citoplasma
spazio extracellulareproteina intrinseca
proteina intrinseca “transmembrana”
attraversa la membrana da parte a parte
parzialmente o interamente immersa nel doppio strato fosfolipidico
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in che modo vengonogenerate e mantenute
le differenti concentrazionidi sostanze fra ambiente
extracellulare ecitoplasma?
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Le “vie” di passaggio attraverso la membrana plasmatica
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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 (O2, CO2)• piccole molecole liposolubili (come ammoniaca, urea,…)
Da una zona in cui la concentrazione è maggiore, a
un’altra in cui la concentrazione è minore
Da una zona in cui la concentrazione è minore, a
un’altra in cui la concentrazione è maggiore
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…cioè
il TRASPORTO PASSIVO, che avviene secondo gradiente, è spontaneo …
mentre …
il TRASPORTO ATTIVO, NO
spostare delle sostanze contro gradiente RICHIEDE ENERGIA
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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.
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quali meccanismi regolano il movimento di “sostanze” fra due
compartimenti qualsiasi?
Prima di affrontare il tema del Prima di affrontare il tema del trasporto di sostanze attraverso la trasporto di sostanze attraverso la membrana plasmatica…membrana plasmatica…
per esempio, cosa per esempio, cosa regola il movimento regola il movimento di bagnanti fra due di bagnanti fra due spiagge contigue?spiagge contigue?
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DIFFUSIONE SEMPLICEDIFFUSIONE SEMPLICE
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se molti “individui” sono concentrati in una spiaggia…
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…e il passaggio dall’una all’altra è libero...
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…i bagnanti tenderanno rapidamente a distribuirsi in numero approssimativamente uguale nelle due spiagge
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se molti “individui” sono concentrati in una spiaggia…
La diffusione sempliceè il movimento netto di sostanze da un’area a concentrazione maggiore a un’area a concentrazione minore
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DIFFUSIONE FACILITATADIFFUSIONE FACILITATA
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questa spiaggia è popolata da bambini e da lottatori di sumo
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mentre i bambini passano facilmente fra i paletti di recinzione, i lottatori devono usare speciali porte girevoli
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il passaggio dei lottatori è “facilitato” dalle porte girevoli
ma se i lottatori di ma se i lottatori di sumo sono molti, si sumo sono molti, si crea una “coda” crea una “coda” davanti ai passaggi e davanti ai passaggi e ci vorrà più tempo ci vorrà più tempo perché fra le due perché fra le due spiagge sia raggiunto spiagge sia raggiunto l’equilibrio.l’equilibrio.
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Torniamo alla cellula...
.. e al passaggio di sostanze fra i due lati della membrana plasmatica
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Certi composti
(troppo grandi per passare attraverso i canali di membrana)
possono essere passivamente trasportati da
PROTEINE VETTRICI
Diffusione facilitata
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Diffusione facilitata
Aggancio della molecola alla proteina vettrice
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Diffusione facilitata
Liberazione della molecola nel citoplasma
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OSMOSIOSMOSI
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La MEMBRANA SEMIPERMEABILE è una membrana che può essere attraversata liberamente dall’acqua, ma non dalla maggior parte di soluti in essa disciolti
L’OSMOSI è un caso particolare di DIFFUSIONE e consiste nel passaggio di acqua attraverso una MEMBRANA SEMIPERMEABILE che separa due soluzioni a diversa concentrazione
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Per comprendere meglio l’osmosi, torniamo per un momento al meccanismo di diffusione semplice, immaginando di condurre un piccolo esperimento...
Per comprendere meglio l’osmosi, torniamo per un momento al meccanismo di diffusione semplice, immaginando di condurre un piccolo esperimento...
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questo recipiente è diviso in due da un filtro e contiene, nel comparto di sinistra, un’alta concentrazione di una sostanza in grado di attraversare il filtro.
questo recipiente è diviso in due da un filtro e contiene, nel comparto di sinistra, un’alta concentrazione di una sostanza in grado di attraversare il filtro.
l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito dal rapido passaggio di tale sostanza attraverso la membrana.
l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito dal rapido passaggio di tale sostanza attraverso la membrana.
questa èquesta èla diffusionela diffusione
semplicesemplice
soluto
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Il filtro che divide questo recipiente, invece, non consente il passaggio di detta sostanza (le sue maglie sono troppo fini).
Il filtro che divide questo recipiente, invece, non consente il passaggio di detta sostanza (le sue maglie sono troppo fini).
l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito grazie al passaggio di acqua (solvente) dal compartimento di destra a quello di sinistra.
l’equilibrio di concentrazione viene ristabilito grazie al passaggio di acqua (solvente) dal compartimento di destra a quello di sinistra.
questa èquesta èl’osmosil’osmosi
acqua
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Per dirla in altro modo…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 d’acqua da destra a sinistra
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 d’acqua da destra a sinistra
H2O< conc.
H2O> conc.
acqua
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• 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 un’altra sostanza, chiamata SOLVENTE
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Se le due soluzioni a concentrazione diversa sono separate da una membrana semipermeabile…
…l’acqua si muove per OSMOSI dalla…
Soluzione IPOTONICA Soluzione IPERTONICAalla
Minore concentrazione
del soluto
Maggiore concentrazione
del soluto
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La MEMBRANA CELLULAREsi comporta come unaMEMBRANA SEMIPERMEABILE …
…così l’acqua passa attraverso di essa per
OSMOSI
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Osmosi e cellule
• Oltre ai soluti, anche il solvente della materia Oltre ai soluti, anche il solvente della materia vivente, cioè l’vivente, cioè l’acquaacqua, diffonde da un lato all’altro , diffonde da un lato all’altro della membrana plasmatica.della membrana plasmatica.
• L’acqua è spinta in un senso o nell’altro L’acqua è spinta in un senso o nell’altro dall’eventuale presenza di dall’eventuale presenza di pressione osmoticapressione osmotica, , creata dalla differenza di concentrazione di creata dalla differenza di concentrazione di soluti che non attraversano la membranasoluti che non attraversano la membrana
• Questo effetto ha risvolti importanti, per Questo effetto ha risvolti importanti, per esempio, in seguito a rapide variazioni di esempio, in seguito a rapide variazioni di concentrazione del plasma sanguigno.concentrazione del plasma sanguigno.
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OSMOSI: Diffusione di acqua attraverso una membrana a permeabilità selettiva
NESSUNA VARIAZIONE
PLASMOLISI: DISTACCO DELLA MEMBRANA CELLULARE DALLA
PARETELA CELLULA NON SCOPPIA PER VIA DELLA PARETE
CELLULARE AUMENTA IL TURGORE
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Se il fluidoextra-cellulare è...
– Ipotonico– Isotonico– Ipertonico
L’effetto suiglobuli rossi è...
• Emolisi• Nessuno• Crenatura
Osmosi e globuli rossi
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Ricapitolando:
L’OsmosiE’ la diffusione delle molecole d’acqua(solvente) attraverso una membrana.Si verifica attraverso una membrana
permeabile all’acqua ma non ai soluti.Per osmosi, l’acqua attraversa una
Membrana verso il comparto amaggiore concentrazione di soluti.
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DIFFUSIONE SEMPLICEDIFFUSIONE FACILITATA
e OSMOSI sono
PROCESSI di TRASPORTO PASSIVI
in quanto in quanto non non implicanoimplicano un un dispendio dispendio energeticoenergetico
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COME LA DIFFUSIONE FACILITATA, ANCHE IL TRASPORTO ATTIVO È MEDIATO DA SPECIFICHE PROTEINE DI MEMBRANA
trasportano le sostanze attraverso
la membranae le scaricano
sul lato opposto
le proteine di trasportofunzionano in una
sola direzione e possonoessere selettive
TRASPORTO ATTIVOTRASPORTO ATTIVO
però
MENTRE LA DIFFUSIONE FACILITATA AVVIENE SECONDO GRADIENTE, SENZA CONSUMO DI ENERGIA
(cioè spontaneamente)
IL TRASPORTO ATTIVO AVVIENE CONTRO GRADIENTE, UTILIZZANDO ENERGIA
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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 aconcentrazioneminore
zona aconcentrazione
maggiore
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… però i processi diTRASPORTO ATTIVO,
per spostare sostanze contro gradienterichiedono 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
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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…
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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 all’esterno della cellula…
(come avviene ad esempio per alcuni ioni e per le vitamine)
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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 dell’acqua marina
• al trasporto attivo è legata la contrazione muscolare (trasporto attivo di ioni Ca2+) e il funzionamento delle cellule nervose (trasporto attivo di ioni Na+ e K+)
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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.
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FINE
