LEZ.6 - LE MEMBRANE PLASMATICHE

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(2)

(3)

Permeabilità del doppio strato lipidico

bilayer lipidico

• I gas diffondono rapidamente

gas O₂ CO₂ N₂ piccole molecole polari non cariche glicerolo etanolo

• Col tempo, piccole molecole polari non cariche diffondono attraverso un bilayer lipidico grosse molecole polari cariche amino acidi glucosio nucleotidi ioni H +,Na+, HCO₃-,K+ Ca2+,Cl, Mg2+

• Grosse molecole polari non cariche, molecole polari cariche e ioni non permeano

ioni

• Molecole solubili nei lipidi tendono a

diffondere molecole

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Le membrane biologiche contengono colesterolo

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

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Teste polari Interno idrofobico Teste polari

Lunghezza delle catene aciliche

Maggiore lunghezza = minore fluidità

Insaturazione degli acidi grassi

Magg. insat = Magg. fluidità

Oleato

Colesterolo

Magg. Colesterolo = Minore Fluidità

Testa polare Regione Irrigidita dal colesterolo Regione Più fluida Proteine Diminuiscono la fluidità

Perché il doppio strato è fluido

Temperatura

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(7)

Glicolipidi

Galattocerebroside

Ganglioside G_M1 Acido sialico (NANA)

protezione della membrana da condizioni estreme: (basso pH; enzimi degradativi) alterazione del campo elettrico e della concentrazione di ioni (calcio) isolamento elettrico nella membrana processi di riconoscimento cellulare:

(ganglioside G_M1 agisce come

funzione di legame con la matrice extracellulare

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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 proteine

di 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

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Glicocalice

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

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Riconoscimento cellula-cellula

• _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}

oligosaccari de specifico lectina cellula endoteliale sito d’infezione neutrofilo

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Le membrane hanno differente composizione

0 24 76 Mitocondriale interna 4 52 44 Epatocita 8 43 49 Eritrocita 3 79 18 Mielina Carboidrati Lipidi Proteine Membrana

Composizione chimica di alcune membrane (in % )

0 5 15 0 0 80 0 0 0 E. coli 0 0 0 9 4 11 14 18 30 Epatocita 0 18 2 1 6 24 2,5 45 3 Mitocondriale interna 3 0 0 7 2,2 15 8,5 31 24 Eritrocita 12 0 0 7 0 14 6 11 22 Mielina Glicolipidi DPG PG PS PI PE SM PC Colesterolo Membrana

PC = fosfatidilcolina; SM = sfingomielina; PE = fosfatidiletanolammina; PI= fosfatidilinositolo; PS = fosfatidilserina; PG = fosfatidilglicerolo;

DPG = difosfatidilglicerolo (cardiolipina)

(12)

Quali funzioni sono associate ai vari componenti?

Lipidi: - Barriera idrofobica Proteine: - Trasporto Specifico - Riconoscimento e comunicazione - Conversione di energia Carboidrati: - Riconoscimento e comunicazione

(13)

Molecole indesiderabili, microorganismi ecc. Molecole nutritizie Componenti intracellulari Molecole nutritizie desiderabili

Prodotti metabolici inutili

Dogana

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Funzioni della membrana plasmatica

Ricevere informazione

Import-export di molecole

Capacità di movimento ed espansione

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)

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)

Struttura primaria (sequenza di aminoacidi)

(17)

periferiche integrali superfice extracell. Superfice citosolica ancorate ancorate

Proteine e membrana

(18)

Come può un legame peptidico polare essere inserito

all’interno della parte idrofobica di una membrana

plasmatica?

estremità amino (N-) terminale estremità carbossi (C-) terminale

Proteine e membrana

(19)

Le

- eliche transmembrana tipicamente sono

costituite da 20-25 aminoacidi la maggior parte

dei quali

idrofobici

.

triptofano fenilalanina prolina isoleucina

Proteine e membrana

(20)

In una -elica i legami peptidici

polari si trovano all’interno e i

gruppi R delle catene laterali

protrudono all’esterno

3.6 residui/giro

(21)

Es. La glicoforina: tipica

proteina che attraversa la

membrana plasmatica una

volta

(22)

Es. La Batteriorodopsina,

tipica proteina che attraversa la membrana plasmatica

sette volte

(23)

Struttura delle Proteine di membrana

Legame covalente a

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

(24)

(25)

Proteine di membrana

• Nelle cellule animali, il 50% della massa del plasmalemma sono proteine

• Le proteine di membrane hanno molte funzioni:

Trasportatori _Collegamento _Recettori Enzimi

Membrane differenti esprimono proteine differenti  funzioni differenti

SPAZIO EXTRACELLULARE

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La membrana eritrocitaria

(27)

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.

(28)

• _{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

Proteine transmembrana

p.es. 5 -eliche formano canali idrofili attraverso il doppio strato fosfolipidico

• _{Catene laterali idrofobiche (}_verdi₎ _{entrano in}

contatto con le code di idrocarburi

• _{Catene laterali idrofiliche (}_rosse_{) formano un poro}

ripieno d’acqua

poro acquoso

-elica

bilayer lipidico

(29)

Altre proteine di membrana funzionano da recettori

di messaggeri chimici provenienti da altre cellule.

Messaggero chimico

Recettore

Molecola attivata

(30)

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.

(31)

Alcune proteine di membrana hanno una funzione

di trasporto e aiutano le sostanze ad attraversare

la membrana stessa.

ATP

(32)

Proteine di trasporto

2 principali classi di proteine di trasporto:

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

soluto ione

bilayer lipidico sito di legame del soluto