Plasmamembrane

Endoplasmicreticulum

Nucleus

Ribosome

Golgiapparatus

MitochondrionLysosome

1- Compartimentazione

2- Localizzazione per attività biochimiche

3- Barriera selettiva

4- Trasporto di soluti

5- Risposta a segnali esterni

6- Interazioni fra cellule

7- Produzione d’energia

Funzioni

Modello a mosaico fluido

Basic Model of Membrane Structure

• Lipids are fluid, i.e. free to move in two dimensions.lateral diffusion (107/sec), rotate, flex, bob, flip-flop

• 70-80% of membrane proteins are integral; rest peripheral.

Singer and Nicolson (1972) Fluid mosaic model

Il rapporto quantitativo tra proteine e lipidi è molto variabile tra i diversi tipi di membrane, ed è associato alle loro

proprietà funzionali

Le membrane più ricche di proteine risultano molto permeabili comunicazione (membrana mitocodrialeesterna)

Le membrane più ricche di lipidi isolamento (guaina mielinica delle fibre nervose)

Colesterolo

Diminuisce la fluidità dellamembrana a temperature elevate poiché si intercala con i suoi anelli rigidi

Aumenta la fluidità a bassetemperature perché impedisce che le catene idrocarburiche dei fosfolipidi si assestino adeguatamente quando latemperatura si abbassa riducendo la tendenza alla gelificazione

Ruolo stabilizzatore del Colesterolo

La fluidità dipende:

• Dalla lunghezza delle catene di acido grasso

• Presenza di doppi legami

• Presenza di colesterolo

La fluidità è tanto maggiore quanto piùnumerose sono le catene lipidiche corte

ed insature, in quanto hanno minori possibilità di contrarre tra loro

interazioni idrofobiche

Diversity of Membrane Lipids

• Zattera lipidica: RAFTLa membrana non è del tutto uguale per tutta la sua

lunghezza. In certe regioni vi sono altre componenti

definite zattere lipidiche , regioni ove si accumulano

particolari proteine e lipidi per cui presentano uno

spessore maggiore , si concentrano in particolare :

colesterolo ,sfingolipidi , particolari proteine della

membrana

1 – singola α elica

2 – multiple α elica

3 – foglietto β arrotolato

4 – ancorata alla superficie citosolica da un α elica

5 – ancorata mediante un lipide

6 – ancorata mediante un oligosaccaride

7 e 8 – ancorate ad altre proteine

Le proteine transmembrana, come i fosfolipidi sono molecole anfipatiche.

Gli aminoacidi idrofobicisono segnati in verde ed in giallo

• Le proteine di membrana sono mobili ma esistono dei limiti alla loro mobilità.

• Regioni ben definite della cellula presentano funzioni diverse in quanto sono caratterizzate da proteine diverse

Ci sono meccanismi che controllano la mobilitàdelle proteine (complessi giunzionali, elementi del citoscheletro)

• I carboidrati entrano nella composizione delle membrane in percentuale limitata

(3-8%). Essi sono in genere costituiti da oligosaccaridi associati a proteine,

formando le glicoproteine, oppure a lipidi, formando i glicolipidi.

• E’ possibile tuttavia riscontrare anche catene polisaccaridiche associate alle

proteine per formare i proteoglicani integrali di membrana.

• La componente carboidratica si trova sempre localizzata dal lato

• extracitoplasmatico della membrana e va a costituire il cosidetto rivestimento

cellulare o glicocalice.

• I glicolipidi e le glicoproteine di membrana possono funzionare come antigeni (ad

esempio i determinanti dei gruppi sanguigni ABO), oppure come recettori per i

diversi tipi di molecole segnale.

• Tutti gli elementi della membrana sono in costante turnover!

• Le proteine vengono continuamente sintetizzate dal RER, i lipidi dal REL ed gli zuccheri dal RER e Golgi

Diffusione sempliceDiffusione attraverso i pori

Diffusione Facilitata

Trasporto Attivo

Trasporto Attraverso vescicole

Trasporto passivo o diffusione• Non si ha consumo di energia perché segue le leggi

della diffusione

• Richiede l’esistenza di un gradiente elettrochimico

• Avviene sempre dal versante a maggiore concentrazione verso quello di concentrazione minore

Trasporto attivo• Si ha consumo di energia

• Avviene contro il gradiente di concentrazione

• Avviene sempre attraverso proteine di membrana specializzate permeasi o pompe

Diffusione semplice• Attraverso il doppio strato lipidico

• Attraverso proteine canale

Diffusione facilitata• Attraverso proteine canale

• Attraverso proteine vettrici carrier

OSMOSI

Trasporto passivo di H2O attraverso la membrana plasmatica

Diffusione facilitata e diffusione semplice

Il cambiamento di conformazione può mediare il trasporto passivo

UniportoTrasporto accoppiato

Pompa sodio-potassio

Trasporto accoppiato sodio-glucosio

La differente distribuzione delle proteine conferisce specifichecaratteristiche funzionali

Trasporto transcellulare del glucosio

LISOSOMI

Tre modalità di trasporto attivo

Esocitosi

Endocitosi

Esocitosi

Endocitosi

Smistamento delle proteine nella cellula

Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare

Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare

Dal Volume: La Cellula, un approccio molecolare

Trasporto intracellularedi proteine

Trasporto attraverso i pori nucleari

Trasporto vescicolare

Secrezione Costitutiva e

Secrezione Regolata