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Membrane plasmatiche

0. Membrane plasmatiche. Il mosaico fluido. Permeabilità del doppio strato lipidico. O 2 CO 2 N 2. gas. I gas diffondono rapidamente. Col tempo, piccole molecole polari non cariche diffondono attraverso un bilayer lipidico. piccole molecole polari non cariche. glicerolo etanolo.

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Presentation Transcript

  1. 0 Membrane plasmatiche

  2. Il mosaico fluido

  3. Permeabilità del doppiostratolipidico O2 CO2 N2 gas • I gas diffondono rapidamente • Col tempo, piccole molecole polari non cariche diffondono attraverso un bilayer lipidico piccole molecole polari non cariche glicerolo etanolo grosse molecole polari cariche amino acidi glucosio nucleotidi • Grosse molecole polari non cariche, molecole polari cariche e ioni non permeano H+,Na+, HCO3-,K+ Ca2+,Cl, Mg2+ ioni ioni • Molecole solubili nei lipidi tendono a diffondere molecole lipofile ormoni steroidei bilayer lipidico

  4. il colesterolo aiuta a rendere la membrana impermeabile alle piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature Le membrane biologiche contengono colesterolo

  5. Perché il doppio strato è fluido Temperatura Minore T = Minore fluidità Teste polari Interno idrofobico Teste polari Lunghezza delle catene aciliche Maggiore lunghezza = minore fluidità Proteine Diminuiscono la fluidità Colesterolo Magg. Colesterolo = Minore Fluidità Insaturazione degli acidi grassi Magg. insat = Magg. fluidità Testa polare Oleato Regione Irrigidita dal colesterolo Regione Più fluida

  6. Struttura dei Glicolipidi

  7. protezione della membrana da condizioni estreme: (basso pH; enzimi degradativi) funzione di legame con la matrice extracellulare alterazione del campo elettrico e della concentrazione di ioni (calcio) processi diriconoscimento cellulare: (ganglioside GM1 agisce come recettore per la tossina colerica) isolamento elettriconella membrana mielinica Ruolo dei glicolipidi Glicolipidi Galattocerebroside Acido sialico (NANA) Ganglioside GM1

  8. Glicocalice • I glicolipidi sono presenti nello strato esterno della membrana plasmatica • La maggior parte delle proteine della membrana plasmatica sono glicoproteine • Le glicoproteine hanno piccole catene di molecole di zuccheri (oligosaccaridi) legate ad esse • Proteoglicani sono proteinedi membrana che hanno una o più lunghe catene polisaccaridiche legate • Tutti i carboidrati delle glicoproteine, proteoglicani e glicolipidi localizzati sul lato non citosolico della membrane formano un rivestimento di zuccheri chiamato il glicocalice • Il glicocalice protegge la surperfice cellulare dal danneggiamento meccanico e chimico lubrificando inoltre la superficie assorbendo acqua

  9. Glicocalice Proteoglicano transmembrana Glicoproteina assorbita Glicoproteina transmembrana Rivestimento cellulare (glicocalice) spazio extra-cellulare glicolipide Bilayer lipidico citosol

  10. Riconoscimentocellula-cellula neutrofilo oligosaccaride specifico lectina cellula endoteliale sito d’infezione • Gli oligosaccaridi della superfice cellulare forniscono ciascun tipo cellulare con un distinto marker di identificazione • Il glicocalice è usato nel riconoscimento cellula-cellula • Particolarmente importante nel mediare le risposte infiammatorie

  11. Le membrane hanno differente composizione Composizione chimica di alcune membrane (in % ) Membrana Proteine Lipidi Carboidrati Mielina 18 79 3 Eritrocita 49 43 8 Epatocita 44 52 4 Mitocondriale interna 76 24 0 Composizione lipidica di alcune membrane (in %) Membrana Colesterolo PC SM PE PI PS PG DPG Glicolipidi Mielina 22 11 6 14 0 7 0 0 12 Eritrocita 24 31 8,5 15 2,2 7 0 0 3 Epatocita 30 18 14 11 4 9 0 0 0 Mitocondriale interna 3 45 2,5 24 6 1 2 18 0 E. coli 0 0 0 80 0 0 15 5 0 PC = fosfatidilcolina; SM = sfingomielina; PE = fosfatidiletanolammina; PI= fosfatidilinositolo; PS = fosfatidilserina; PG = fosfatidilglicerolo; DPG = difosfatidilglicerolo (cardiolipina)

  12. Le funzioni delle membrane plasmatiche • Quali funzioni sono associate ai vari componenti? • Lipidi: • - Barriera idrofobica • Proteine: • - Trasporto Specifico • - Riconoscimento e comunicazione • - Conversione di energia • Carboidrati: • - Riconoscimento e comunicazione

  13. La membranaplasmatica è unabarrieraselettiva Molecolenutritizie desiderabili Componenti intracellulari Molecolenutritizie Prodottimetaboliciinutili Dogana Molecoleindesiderabili, microorganismiecc.

  14. Funzionidellamembranaplasmatica Ricevereinformazione Capacitàdimovimentoed espansione Import-export dimolecole • Le membrane cellulari possiedono una permeabilità selettiva che permette ad alcune sostanze di attraversarle più facilmente di altre e impedisce completamente il passaggio ad altre.

  15. Funzionidellamembranaplasmatica 1. Barriera Selettiva - Circondare la cellula per mantenere organuli, enzimi, prodotti del metabolismo e certi ioni all’interno 2. Contenere sistemi enzimatici – metabolismo energetico ecc. (mitocondrio) 3. Contenere sistemi di trasporto – portare molecole nutritizie all’interno e mantenere le concentrazioni degli ioni 4. Contenere siti specifici di riconoscimento – scambio di informazione

  16. Proteine e membrana Struttura primaria (sequenza di aminoacidi)

  17. Proteine e membrana ancorate ancorate periferiche superfice extracell. integrali Superfice citosolica

  18. Proteine e membrana Come può un legame peptidico polare essere inserito all’interno della parte idrofobica di una membrana plasmatica? • estremità • carbossi (C-) terminale estremità amino (N-) terminale

  19. Proteine e membrana triptofano fenilalanina prolina isoleucina Le a- eliche transmembrana tipicamente sono costituite da 20-25 aminoacidi la maggior parte dei qualiidrofobici.

  20. Proteine e membrana In una a-elica i legami peptidici polari si trovano all’interno e i gruppi R delle catene laterali protrudono all’esterno 3.6 residui/giro

  21. Proteine e membrana Es. La glicoforina: tipica proteina che attraversa la membrana plasmatica una volta

  22. Proteine e membrana Es. La Batteriorodopsina, tipica proteina che attraversa la membrana plasmatica sette volte

  23. Periferche attaccate a proteine Transmembrana legate a lipidi -elica foglietto- Legame covalente a molecola lipidica StrutturadelleProteinedimembrana Integrali SPAZIO EXTRACELLULARE Bilayer lipidico CITOSOL Legame debole, non-covalente, ad un’altra proteina di membrana

  24. Proteinedimembrana • Nelle cellule animali, il 50% dellamassa del plasmalemmasonoproteine • Le proteinedi membrane hannomoltefunzioni: Enzimi Trasportatori Recettori Collegamento SPAZIO EXTRACELLULARE CITOSOL Membrane differenti esprimono proteine differenti  funzioni differenti

  25. Le proteine della membrana interagiscono con il citoscheletro La membrana eritrocitaria

  26. Le proteine della membrana che agiscono come enzimi • Grazie alle proteine, la membrana plasmatica svolge molteplici funzioni • Molte proteine della membrana plasmatica sono enzimi appartenenti a squadre di catalizzatori che agiscono nella catena di montaggio delle molecole.

  27. Proteinetransmembrana poro acquoso -elica bilayer lipidico • Proteine che utilizzano singole -eliche transmembrana sono tipicamente dei recettori: la parte extracellulare lega molecole segnale, la parte citoplasmatica segnala all’interno della cellula • Altre proteine transmembrana formano pori idrofili che permettono a molecole idrofiliche di attraversare la membrana – ciò non è possibile con singole -eliche  sono necessarie -eliche multiple • p.es. 5 -eliche formano canali idrofili attraverso il doppio strato fosfolipidico • Catene laterali idrofobiche (verdi)entrano incontatto con le code di idrocarburi • Catene laterali idrofiliche (rosse) formano un poro ripieno d’acqua

  28. Messaggero chimico Recettore Molecola attivata Le proteine della membrana che agiscono come recettori • Altre proteine di membrana funzionano da recettori di messaggeri chimici provenienti da altre cellule.

  29. Le proteine della membrana che agiscono come recettori • Numerosi stimoli diretti alle cellule agiscono attraverso recettori proteici localizzati nella membrana plasmatica • Un ormone che raggiunge la membrana plasmatica si lega a una specifica proteina detta recettore. • I recettori attraversano la membrana, sporgendo sia verso l’interno sia verso l’esterno.

  30. ATP Le proteine della membrana che agiscono come trasportatori • Alcune proteine di membrana hanno una funzione di trasporto e aiutano le sostanze ad attraversare la membrana stessa.

  31. Proteineditrasporto soluto ione bilayer lipidico sito di legame del soluto poro idrofilo 2 principaliclassidiproteineditrasporto: Proteine Carrier Legano il soluto da un lato della membrane e lo trasportano dall’altro lato con un cambiamento di conformazione della proteina Proteine Canale Formano pori idrofilici nella membrana attraverso cui certi ioni possono diffondere

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