Modalità di trasporto
Le sostanze possono diffondere attraverso le
membrane
Nel trasporto passivo (diffusione), le sostanze
diffondono attraverso le membrane senza che le cellule
compiano alcun lavoro: le particelle si spostano
spontaneamente da una zona dove sono più
concentrate a una dove soo meno concentrate.
Equilibrio Membrana
Molecole di colorante
Piccole molecole non polari diffondono facilmente attraverso il doppio strato fosfolipidico della membrana. Ne sono un esempio
• l’ossigeno molecolare (O2, essenziale per il metabolismo)
• il diossido di carbonio (CO2, un prodotto di rifiuto metabolico)
La diffusione di molte molecole è facilitata da
proteine di trasporto
• Molte tipi di molecole non diffondono liberamente attraverso le membrane.
• Queste molecole attraversano le membrane con l’aiuto di
proteine di trasporto che forniscono un passaggio attraverso le membrane in un processo chiamato
diffusione facilitata. Molecole di soluto
Diffusione facilitata
Proteina di trasportoP La proteina P P cambia forma Il gruppo fosfato si allontana ATP ADP Soluto Proteina di trasporto
Legame con il soluto
1 2 Fosforilazione 3 Trasporto Proteina originaria4
La cellula spende energia per il trasporto attivo
Le proteine di trasporto possono spostare i soluti contro
un gradiente di concentrazione attraverso il trasporto
attivo, un processo che richiede ATP.
L’osmosi è una diffusione di acqua attraverso una
membrana semipermeabile
Minore concentrazione di soluto Maggiore concentrazione di soluto Uguale concentrazione di soluto H2O Molecola di soluto Membrana selettivamente permeabile Molecole d’acqua Molecola di solutocircondata da molecole d’acqua Movimento netto dell’acqua
Nell’osmosi l’acqua si sposta da una soluzione nella quale la
concentrazione di soluto è minore a una soluzione nella quale la
concentrazione di soluto è maggiore.
Osmosi inversa
L'osmosi inversa è il processo in cui si forza il passaggio delle molecole di
solvente dalla soluzione più concentrata alla soluzione meno concentrata
ottenuto applicando alla soluzione più concentrata una pressione maggiore della pressione osmotica. In pratica,
l'osmosi inversa viene realizzata con una membrana che trattiene il soluto da una parte impedendone il passaggio e
permette di ricavare il solvente puro dall'altra. Questo fenomeno non è
spontaneo e richiede il compimento di un lavoro meccanico pari a quello
necessario per annullare l'effetto della pressione osmotica. Il sistema è usato per desalinizzare le acque
Cellula vegetale H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Membrana plasmatica
(1) Risulta normale fino a scoppiare(2) Si gonfia (3) Si contrae
(4) Perde consistenza (5) È turgida (6) Si contrae
Soluzione isotonica Soluzione ipotonica Soluzione ipertonica
Cellula animale
Comportamento delle cellule poste in soluzioni con diversa
concentrazione:
Plasmolisi
In cellule vegetali immerse in soluzione ipertonica si ha la riduzione del volume e
quindi il distacco della membrana plasmatica dalla parete cellulare.
Ciò generalmente causa prima la perdita di turgore e poi la morte della cellula.
Per gli organismi è molto importante un equilibrio
idrico tra le cellule e l’ambiente circostante
•
Il controllo dell’equilibrio idrico in una cellula si
chiama osmoregolazione.
•
Le condizioni ideali per una cellula animale e una
vegetale sono, rispettivamente, una soluzione
isotonica e una soluzione ipotonica.
AMBIENTE INTERNO STABILE
- trattenuta adeguata quantità di acqua
- appropriata concentrazione di sali e molecole
- escrezione dei rifiuti tossici
ORGANI ESCRETORI :
animali terrestri :reni
animali acquatici : reni, branchie, pelle
I pesci di acqua dolce devono limitare l’ingresso di acqua e la perdita di sali. I pesci marini devono limitare la
perdita di acqua e l’ingresso di sali
Liquido extracellulare
Citoplasma
Proteina Vescicola
Le molecole di grandi dimensioni vengono trasportate per
esocitosi ed endocitosi
Le molecole e le particelle di grandi dimensioni attraversano la membrana mediante un processo chiamato esocitosi: una
vescicola, delimitata da una membrana e ripiena di
macromolecole, si fonde con la membrana plasmatica riversando fuori dalla cellula il proprio contenuto.
Nel processo inverso all’esocitosi, l’endocitosi, la cellula
ingloba le macromolecole o altre particelle, formando con la
propria membrana delle vescicole nel citoplasma.
Formazione della vescicola
L’endocitosi può avvenire in tre modi:
•
fagocitosi;
•
pinocitosi;
•
endocitosi mediata da un recettore.
Pseudopodio di un’ameba
Particella di cibo da ingerire
Fagocitosi Pinocitosi Endocitosi mediata da un recettore Molecole legate ai recettori proteici Fossetta Citoplasma Membrana plasmatica T E M 5 4 00 0 T E M 9 6 50 0 LM 2 30
Endocitosi
Membrane difettose possono sovraccaricare il sangue di
colesterolo
Se i recettori del colesterolo nelle membrane sono pochi o
non funzionano, il sangue può accumulare livelli elevati di
colesterolo.
Goccia di LDL
Proteina
Strato esterno fosfolipidico
Citoplasma Recettore proteico Membrana plasmatica Vesicola Colesterolo
Membrane difettose
Le possibilità di trasporto
Alcune delle possibilità di movimento di molecole tra citoplasma (1) e spazio extracellulare (2).
Trasporto passivo:
- A. Diffusione
- B. Diffusione facilitata
Trasporto attivo:
D. Trasporto primario (contro gradiente) C.-E. Trasporto secondario:
Nel trasporto secondario non viene speso
direttamente ATP, ma viene sfruttata la differenza di distribuzione di cariche elettriche creata dai
trasportatori attivi che pompano ioni al di fuori della cellula.
Esocitosi/Endocitosi: F.-G. Esocitosi
