I meccanismi di trasporto attraverso la membrana cellulare

I meccanismi di trasporto attraverso la membrana

Il trasporto passivo: senza consumo di energia perché secondo gradiente di concentrazione Se le molecole sono più concentrate al- l'interno della cellula, lo spostamento avverà dall'interno all'esterno. Se le molecole sono più concentrate al- l'esterno della cellula, lo spostamento avverà dall'esterno all'interno.

Il processo di diffusione

La diffusione semplice e la diffusione facilitata : spostamento secondo gradiente di concentrazione

Diffusione semplice

LIQUIDO EXTRACELLULARE CITOPLASMA Nella diffusione semplice le molecole passano liberamente attraverso il doppio strato fosfolipidico. molecola di soluto molecola d'acqua

Diffusione facilitata

La diffusione facilitata è possibile grazie a protei- ne (canali ionici) inserite nella membrana plasmati- ca, che permettono ad alcu- ni ioni di attraversarla. Anche i canali per l'acqua so- no proteine inserite nella membrana plasmatica.

Dettagli sulla diffusione

Diffusione semplice: Passaggio direttamente attraverso la membrana di piccole molecole gassose (02, CO2, N2 ... ) o liposolubili (glicerolo, etanolo, vitamine A, D, E, steroidi)

Diffusione facilitata:

• Proteine canale (non selettive), passaggio piccole molecole
• Canali ionici (selettivi), passaggio solo di un certo tipo di degli ioni (gradiente elettrochimico= gradiente di concentrazione + gradiente elettrico)
• Proteine di trasporto, passaggio molecole più grandi e polari (amminoacidi e monosaccaridi ... )

L'osmosi: un caso particolare di diffusione semplice

prima dopo molecola d'acqua molecola di soluto Anche l'acqua può passare attraverso la membrana plasmatica (direttamente o attraverso canali proteici detti acquaporine), in un processo detto osmosi: L'acqua diffonde direttamente attraverso la membrana semipermeabile in direzione della soluzione più concentrata, ovvero diffonde dalla soluzione ipotonica verso la soluzione ipertonica finche non si raggiunge ai due lati della membrana la medesima concentrazione ..

Un tipo di trasporto passivo: l'osmosi

Effetti dell'osmosi sulle cellule

Soluzione ipertonica (maggiore concentrazione di soluti rispetto alla cellula) Soluzione isotonica (concentrazione uguale a quella dell'ambiente intracellulare) Soluzione ipotonica (minore concentrazione di soluti rispetto alla cellula) Interno della cellula Esterno della cellula H2O Cellula animale (globuli rossi) H2O Le cellule perdono acqua e si raggrinziscono. Cellula vegetale (cellule della lamina fogliare) La cellula si restringe e la sua membrana si distacca dalla parete cellulare (la foglia appassisce). H2O H2O Le cellule assumono acqua, si rigonfiano e infine scoppiano. La cellula diviene turgida, ma complessivamente mantiene la propria forma grazie alla parete cellulare. H2O Vacuolo

L'osmosi

Un globulo rosso immerso in una soluzione isotonica (con una concentrazio- ne di soluto pari a quella nella cellula) as- sorbe acqua alla stessa velocità con cui la perde e il suo volume rimane costante. Un globulo rosso che si trova in una soluzione ipotonica assorbe acqua e si gonfia, talvolta fino a scoppiare. Un globulo rosso che si trova in una soluzione ipertonica perde acqua e si riduce di volume.

Gli effetti dell'osmosi

Il trasporto attivo: contro gradiente

ATP energia ADP P citoplasma liquido extracellulare Una molecola si lega alla proteina di trasporto. L'ATP fornisce l'energia necessaria La proteina di trasporto rilascia la molecola sul lato opposto della membrana plasmatica. Il trasporto attivo richiede un dispendio energetico da parte della cellula Se sono IONI ad essere trasportati, le proteine canale prendono il nome di pompe (pompa sodio-potassio, pompa del calcio)

Modalità di trasporto attivo

1. Uniporto: la proteina trasporta una sola sostanza in un'unica direzione;
2. Antiporto: la proteina trasporta due sostanze in direzione opposta;
3. Simporto: la proteina trasporta due sostanze nella stessa direzione

Trasporto attivo

Tramite l'uniporto viene spostata una sola sostanza in una sola direzione. Tramite il simporto vengono spostate due sostanze diverse nella stessa direzione. Tramite l'antiporto vengono spostate due sostanze diverse in due direzioni opposte. Ambiente extracellulare loni trasportati - 1 Ambiente intracellulare

Diffusione facilitata

1 La proteina di trasporto ha un sito di legame per il glucosio. 2 Il glucosio si lega alla proteina ... 3 ... che di conseguenza cambia di forma ... Ambiente extracellulare Glucosio- Proteina di trasporto del glucosio 4 ... rilasciando il glucosio. Ambiente intracellulare 5 La proteina di trasporto ritorna alla sua forma originaria, pronta a legare un'altra molecola di glucosio. Sadava et al. Biologia La scienza della vita @ Zanichelli editore 2010 9

Riassumendo

trasporto passivo trasporto attivo diffusione semplice diffusione facilitata doppio strato fosfolipidico ATP proteine di trasporto

Il trasporto delle macromolecole: esocitosi ed endocitosi

Si tratta di formazione di vescicole o vacuoli che trasportano molecole grandi e troppo polari (proteine, polisaccaridi ed acidi nucleici) dentro e fuori la cellula.

Esocitosi

CHE COSA VEDE IL BIOLOGO ESOCITOSI B La vescicola si fonde con la membrana cellulare C Il contenuto della vescicola viene riversato all'esterno della cellula (vedi fotografia) A Una vescicola piena di macromolecole si muove verso la membrana cellulare

Endocitosi

CHE COSA VEDE IL BIOLOGO ENDOCITOSI B Si forma una vescicola che circonda le macromolecole A La membrana plasmatica forma una fossetta intorno alle macromolecole da trasportare nella cellula (vedi fotografia) C La vescicola penetra nel citoplasma della cellula

La fagocitosi: particolare tipo di endocitosi

La fagocitosi è un tipo particolare di endocitosi che consiste nell'ingestione da parte della cellula di particelle solide. In questo modo è possibile portare nella cellula macromolecole (molecole grandi) come le proteine e gli acidi nucleici Molti animali unicellulari si producono il nutrimento con la fagocitosi. Nell'immagine di lato, un' ameba sta fagocitando un paramecio

Fagocitosi

Vescicola eterofagica (fagosoma) Lisosomi primari Golgi Lisosomi primari Lisosoma eterofagico Lisosoma autofagico RE Vescicola autofagica attorno ad un mitocondrio Membrana plasmatica Esocitosi

La pinocitosi: particolare tipo di endocitosi

Consiste nell'ingestione sempre per mezzo di vescicole, di liquidi o di sostanze in soluzione acquosa Negli organismi pluricellulari, mentre la fagocitosi viene effettuata solo da alcuni tipi di cellule, la pinocitosi viene effettuata da tutte perché in questo modo le cellule sui idratano. Le cellule più impegnate in questa attività sono comunque le cellule dei capillari sanguigni.

Endocitosi mediata da recettori

• Si tratta di un trasposto di macromolecole altamente selettivo , al contrario della fagocitosi e della pinocitosi.
• La cellula infatti assume una specifica macromolecola (ligando) solo dopo che essa si è legata ad un recettore costituito da una proteina della membrana cellulare.
• I recettori si trovano sul lato esetrno della membrana in zone dette fossette rivestite (rivestite da clatrina una particolare proteina).
• Il complesso ligando-recettore forma una vescicola rivestita che si stacca dalla membrana cellulare e migra nel citoplasma dove perde il rivestimento proteico e si fonde con un lisosoma.