Membrane plasmatiche
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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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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Membrane plasmatiche

0

Membrane plasmatiche



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


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


Perché il doppio strato è fluido piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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


Struttura dei Glicolipidi piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature


protezione della membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperatureda 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


Glicocalice piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

  • 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


Glicocalice piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

Proteoglicano

transmembrana

Glicoproteina

assorbita

Glicoproteina

transmembrana

Rivestimento

cellulare

(glicocalice)

spazio

extra-cellulare

glicolipide

Bilayer

lipidico

citosol


Riconoscimento piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperaturecellula-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


Le membrane hanno differente composizione piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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)


Le funzioni delle membrane plasmatiche piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

  • Quali funzioni sono associate ai vari componenti?

    • Lipidi:

      • - Barriera idrofobica

    • Proteine:

      • - Trasporto Specifico

      • - Riconoscimento e comunicazione

      • - Conversione di energia

    • Carboidrati:

      • - Riconoscimento e comunicazione


La piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperaturemembranaplasmatica è unabarrieraselettiva

Molecolenutritizie

desiderabili

Componenti

intracellulari

Molecolenutritizie

Prodottimetaboliciinutili

Dogana

Molecoleindesiderabili, microorganismiecc.


Funzioni piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperaturedellamembranaplasmatica

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.


Funzioni piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperaturedellamembranaplasmatica

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


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

Struttura primaria

(sequenza di aminoacidi)


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

ancorate

ancorate

periferiche

superfice

extracell.

integrali

Superfice

citosolica


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

triptofano

fenilalanina

prolina

isoleucina

Le a- eliche transmembrana tipicamente sono costituite da 20-25 aminoacidi la maggior parte dei qualiidrofobici.


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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


Proteine e membrana piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

Es. La Batteriorodopsina,

tipica proteina che attraversa la membrana plasmatica sette volte


Periferche piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperature

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


Proteine piccole molecole solubili in acqua e mantiene la membrana flessibile in un ampio intervallo di temperaturedimembrana

  • 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


Le proteine della membrana interagiscono con il citoscheletro

La membrana eritrocitaria


Le proteine della membrana che agiscono come enzimi citoscheletro

  • 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.


Proteine citoscheletrotransmembrana

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


Messaggero chimico citoscheletro

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.


Le proteine della membrana che agiscono come recettori citoscheletro

  • 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.


ATP citoscheletro

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.


Proteine citoscheletroditrasporto

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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