A cura di Dario Filippini

A cura di Dario Filippini

Trasporti di membrana

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Mappa concettualeMappa concettuale

Membrana cellulare

Trasporto di membrana

Trasporto Attivo Trasporto Passivo

Trasporto Secondario

Trasporto Primario Osmosi

IndietroIndietro

Diffusione semplice

Diffusione facilitata

Fonte principale: Wikipedia

I trasporti di membrana sono essenziali per la vita cellulare poiché permetto il passaggio di molecole di nutrimento per la cellula

Per capire meglio come avvengono questi trasporti dobbiamo prima capire come è fatta la membrana cellulare

Membrana Cellulare

Membrana cellulareMembrana cellulare

é un sottile rivestimento (50 Angstrom), che delimita la cellula in tutti gli organismi viventi, la separa con l'ambiente esterno e ne regola gli scambi con questo.

Formata in prevalenza da fosfolipidi, viene chiamata anche "doppio strato fosfolipidico". Nella componente lipidica si vanno a collocare, con importanti funzioni fisiologiche, proteine e una piccola percentuale di glucidi, in forma di glicoproteine e glicolipidi, e di molecole di colesterolo che la stabilizzano.

Vedi schema di una membranaVedi schema di una membrana

vedi posizione dei fosfolipidi

vedi posizione dei fosfolipidi

Approfondisci fosfolipidi

Approfondisci fosfolipidi

Vedi trasporto di membrana

Vedi trasporto di membrana

1. Permettere il passaggio selettivo delle molecole destinate ad entrare all’interno della cellula.

2. Consentire l’uscita verso la matrice extracellulare delle sostanze da eliminare, che possono essere tossiche per la cellula;

3. Impedire che agenti esterni possano danneggiare fisicamente i componenti interni della cellula;

4. Mantenere costante il pH del citosol.

La membrana cellulare svolge 4 funzioni fondamentali

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FosfolipidiFosfolipidi

I fosfolipidi hanno la struttura molto simile a quella dei lipidi, senza di essi la cellula non potrebbe esistere poiche hanno l’importantissimo compito di confinare gli organuli ed il citoplasma.

Fosfolipide

Sono posizionati in modo tale da avere la testa idrofila a contatto con l’ambiente acquoso interno od esterno.

Testa idrofila

Coda idrofoba

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Acidi grassi

Un fosfolipide si può dividere in:

Trasporto di membranaTrasporto di membrana

Con il termine trasporto di membrana ci si riferisce a diversi processi attraverso i quali la cellula è in grado di permettere l'attraversamento delle membrane biologiche alle molecole che non

sono in grado di diffondervi autonomamente.

I trasporti si possono dividere in due tipi:

Trasporto attivoTrasporto attivo Trasporto passivoTrasporto passivo

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Trasporto attivoTrasporto attivo

Il trasporto attivo è il trasporto di molecole attraverso la membrana plasmatica mediato da una proteina transmembrana detta trasportatore di membrana. 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.

In questa forma di trasporto le molecole si muovono contro un gradiente elettrico, chimico o elettrochimico.

Si distinguono due classi principali di trasporto attivo: il trasporto primario, che usa direttamente l'energia per ottenere il trasporto e quello secondario, in cui avviene trasporto di una sostanza resa possibile dal

trasporto primario di un'altra.

Trasporto Primario

Trasporto Secondario

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Trasporto attivo primarioTrasporto attivo primario

Nel trasporto primario il consumo di ATP, è accoppiato direttamente al movimento della sostanza attraverso la membrana. Un tipico trasportatore primario, presente universalmente

nelle cellule è la pompa sodio-potassio

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Schema di molecola di Adenosin Trifosfato (ATP)

Trasporto attivo secondarioTrasporto attivo secondario

I tre tipi di trasporto secondario:I. UniportoII. SimportoIII. Antiporto

Nel trasporto secondario non viene speso direttamente ATP, ma viene sfruttata la differenza di potenziale elettrochimico creata dai trasportatori attivi che pompano ioni al di fuori della cellula. Questo significa che il trasporto secondario si basa comunque sul consumo di ATP, che permette

di mantenere la differenza di potenziale senza la quale non ci sarebbe possibilità di trasporto secondario.

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Trasporto PassivoTrasporto Passivo

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Il trasporto passivo consiste nel passaggio di molecole secondo gradiente. Per tale passaggio non è richiesto l’utilizzo di energia biochimica (come ATP). Esso può essere mediato da proteine

di membrana. Questo tipo di trasporto può essere di due tipi differenti: diffusione semplice, diffusione facilitata.

Il trasporto passivo può avvenire in 3 modalità:

Osmosi Diffusione semplice

Diffusione facilitata

OsmosiOsmosi

Il termine osmosi indica la diffusione del solvente attraverso una membrana semipermeabile liquido a minor concentrazione di soluto verso quello a maggior concentrazione di soluto,

quindi secondo il gradiente di concentrazione.

EsempioEsempio

Applicazione dell’osmosi nella tecnologia modernaApplicazione dell’osmosi nella tecnologia moderna

L'osmosi è un processo fisico spontaneo, che tende a diluire la soluzione più concentrata, e a ridurre la differenza di concentrazione.

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Ogni soluzione possiede una pressione osmotica che è direttamente proporzionale alla sua molarità

Osmosi nella tecnologiaOsmosi nella tecnologia

Se io ho due liquidi, uno con acqua sporca ed uno con l’acqua pulita separati da una membrana semipermeabile otterrò che l’acqua pulita andrà in quella sporca per osmosi, poiché l’acqua

sporca ha un gradiente di salinità maggiore dell’acqua pulita.

Ma se io con una pompa costringo l’acqua sporca a passare nella membrana semipermeabile superando la pressione osmotica otterrò dell’acqua distillata.

Questa procedura si chiama osmosi inversa o ultrafiltrazione ed è utilizzata per depurare l’acqua.È stata utilizzata la prima volta nelle portaerei nucleari americane per produrre acqua dolce da

quella salata evitando così continui rifornimenti

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Esiste anche l’elettrosmosi che consiste nel passaggio di corrente elettrica tra i due contenitori accelerando il passaggio di ioni e quindi della pressione osmotica

ElettrosmosiElettrosmosi Osmosi nei cibiOsmosi nei cibi

L’osmosi è anche utilizzata per conservare

meglio i cibi con le tecniche di Salatura e

Salamoia

Osmosi inversaOsmosi inversa

Per osmosi l’acqua passerà dalla soluzione meno concentrata

alla più concentrata finche non avranno lo stesso gradiente di

salinità

Membrana semipermeabile

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=acqua 100=acqua 100

Concentrazione: 3/10Concentrazione: 1/10

=acqua 50=acqua 150

Concentrazione: 5Concentrazione: 5

Diffusione sempliceDiffusione semplice

La diffusione semplice è un tipo di trasporto che non necessita di nessun sistema proteico. Le molecole sono capaci di diffondere facilmente attraverso il doppio strato lipidico.

Le molecole apolari passano facilmente perché la zona interna della membrana è costituita de catene idrocarburiche. Anche piccole molecole polari come l'acqua, l'urea, il glicerolo e l'etanolo

e l'indolo riescono a passare pur con una certa difficoltà.

Nonostante la sua forte polarità l'acqua riesce a passare perché essendo molto piccola sguscia facilmente tra di esse. In questo tipo di trasporto, il gradiente di concentrazione è favorevole, ed

è di segno positivo. Non c'è pertanto una spesa energetica in termini di ATP per spingere la molecola dall’altra parte della membrana.

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Diffusione FacilitataDiffusione Facilitata

La diffusione facilitata è un processo di trasporto passivo cellulare, simile alla diffusione semplice. Come la diffusione semplice è un trasporto di una specie chimica secondo gradiente;

ma vi differisce per altri aspetti. Le molecole polari grosse e gli ioni passano con difficolà e molto lentamente nella zona delle catene idrocarburiche della membrana e al limite non riescono

proprio a passare.

Per far passare queste macromolecole la cellula utilizza delle proteine canale che le fanno passare senza farle entrare in contatto con le sostanze idrofobe che costituiscono la membrana,

quindi facilitando la diffusione di questi elementi

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