Lezione 1: Trasporto, Tipi Di Trasportatori E Canali Flashcards
Queste molecole passano o no attraverso le membrane biologiche? Fai esempi per ciascuna categoria
-gas apolari
-piccole molecole polari non cariche
-H2O
-grosse molecole polari (cariche e non cariche)
-ioni
- I gas apolari piccoli (es.O2, N2, Co2)—-> passano liberamente
-Le piccole molecole polari non cariche (es.urea o etanolo)—-> passano liberamente
-Le molecole di acqua—-> passano con fatica perché sono parzialmente cariche (sono aiutate dalle Acquaporine)
-grandi molecole polari non cariche (es. glucosio) e cariche (es. amminoacidi, nucleotidi, ATP)—-> non passano liberamente
-ioni—-> non passano liberamente perchè sono carichi
Dimmi 4 cose sulla diffusione semplice
-è il passaggio di soluto da una zona a concentrazione maggiore a una zona a concentrazione minore
-non è mediato da trasportatori (avviene solo attraverso il doppio strato fosfolipidico della membrana)
-è un tipo di trasporto passivo (secondo gradiente)
-il delta G è <0 (favorevole)
Che succede se ho una membrana permeabile a un certo soluto che si trova in
due concentrazioni diverse in due compartimenti?
Il gradiente di concentrazione viene dissipato dino a quando non si raggiunge l’equilibrio. Ciò non significa che non c’è più movimento (o diffusione), ma il movimento Sinistra —> Destra e Destra —>Sinistra sono uguali.
Quindi C1=C2 (equilibrio dinamico)
Com’è il delta G in un passaggio
-secondo gradiente di concentrazione
-contro gradiente di concentrazione
-secondo gradiente—-> delta G<0 (favorevole)
-contro gradiente—-> delta G>0 (sfavorevole)
Cos’è il potenziale elettrochimico?
È la combinazione di
-potenziale elettrico (differenze di cariche)
-potenziale chimico (differenze di concentrazioni) degli ioni
Quali sono i tipi di trasporto dal punto di vista energetico (termodinamico)?
Attivo e passivo
D a cosa dipendono il
-valore assoluto
-il segno
Della la variazione di energia interna del trasporto passivo e attivo?
-valore assoluto—-> è direttamente proporzionale al rapporto tra la concentrazione iniziale e finale (C1/C2)
-il segno—>
*trasporto attivo >0
*trasporto passivo <0
Dimmi 4 differenze tra trasporto attivo e passivo
-passivo—->
*avviene secondo gradiente di concentrazione (da concentrazione maggiore a minore)
*avviene senza il consumo di energia aggiuntiva al sistema, sfruttando esclusivamente l’energia libera associata al gradiente di concentrazione (maggiore è il rapporto C1/C2, maggiore sarà il delta g legato al gradiente)
*Processo termodinamicamente favorito (delta G<0)
*si divide in diffusione semplice (senza aiuto) e diffusione facilitata (con proteine di trasporto o canali)
-attivo—->
*avviene contro gradiente di concentrazione (da concentrazione minore a maggiore)
*viene aggiunta una sorgente di energia esterna al sistema (deriva dall’idrolisi di ATP)
*processo termodina micamente sfavorito (delta G >0)
*avviene SEMPRE per mezzo di trasportatori (es. pompe ioniche) che necessitano di energia per funzionare
Cos’è il gradiente di concentrazione?
È la misura della differenza di concentrazione di una sostanza/molecola tra due spazi
Quali sono i 2 tipi di trasporto passivo?
-DIFFUSIONE SEMPLICE—->avviene senza proteine o pompe, come per i gas (O2 o N2), Etanolo, Urea…
-DIFFUSIONE FACILITATA—->Tipica del glucosio, sodio, potassio, calcio… che hanno bisogno di un aiuto (per questo “facilitata”). La facilitazione è effettuata tramite una proteina integrale di membrana (canale o trasportatore)
In entrambi i casi il movimento è dettato dalla Differenza di Concentrazione, Delta G<0
(MaggioreàMinore), e il gradiente viene dissipato con il tempo fino a raggiungere l’equilibrio.
Quali sono i 3 tipi di trasportatori? In quale tipo di trasporto vengono usati?
-Canali, trasporto passivo
-trasportatori propriamente detti, trasporto passivo
-pompe ioniche, trasporto attivo
Dimmi 6 cose sui canali
-sono proteine che, creando un poro, mettono in continuità i due compartimenti cellulari per tempi
brevissimi (nell’ordine di millisecondi o microsecondi) per permettere il passaggio delle molecole (quindi Un singolo canale si può aprire in un secondo una centinaia di volte, ma rimane aperto per pochi millisecondi!!!!!)
-il poro si trova lungo l’asse di simmetria del canale
-permettono il passaggio di ioni
-Esse rimangono per il 99,9% della loro vita chiuse poiché la loro apertura deve essere estremamente rapida, permettendo il passaggio simultaneo di un elevato numero
di ioni (Un’eccezione sono i canali acquaporinici, che trasportano acqua invece di ioni)
-sono proteine allosteriche (ci sono cambiamenti conformazionali che vengono trasmessi da una parte all’altra della proteina) che vengono attivate da: potenziale di membrana (canali voltaggio dipendenti), ligando (canali ligando dipendenti) o modificazioni covalenti
-Queste sono specializzati nel trasporto passivo.
Dimmi 2 cose sui trasportatori propriamente detti
-sono proteine che non formano un canale aperto, ma trasportano molecole attraverso la membrana mediante cambiamenti conformazionali.
-sono specializzati nel trasporto passivo
Dimmi 2 cose sulle pompe ioniche
-proteine specializzate nel trasporto attivo,
-sono in grado di spostare ioni contro gradiente
di concentrazione grazie all’utilizzo di energia, generalmente sotto forma di ATP.
Cosa sono i canali ligando dipendenti?
Sono canali che si aprono solo in presenza di una molecola (detta ligando) che è situata nell’ambiente extracellulare ed ha un’affinità
elevata per una parte specifica del canale.
Quando il ligando si lega, il canale si apre e dopo pochi millisecondi si richiude, spesso ancora prima che il
ligando si sia staccato.
Dimmi un esempio di canale ligando dipendente e come funziona
-Recettore dell’aceticolcolina—-> è un canale che consente l’entrata del sodio nella fibra muscolare per permettere la contrazione del muscolo.
-È emerso che questo canale, che permette l’ingresso all’interno della cellula del sodio (Na+), non sa distinguere tra sodio e potassio (K+) quindi, teoricamente, se mettessimo del potassio nell’ambiente extracellulare, potrebbe tranquillamente passare ma, poiché la concentrazione degli ioni K+ è molto più alta
all’interno della cellula piuttosto che all’esterno, questi dovrebbero compiere un movimento in uscita dalla cellula che però viene impedito dal flusso in entrata del sodio che è ben più preponderante.
-In particolare:
-l’apertura del canale dipende dall’acetilcolina—-> L’acetilcolina (ligando) si lega al recettore nicotico dell’acetilcolina (canale ionico) così il canale si apre per pochissimi millisecondi facendo entrare il Na nella fibra muscolare.
-la chiusura del canale non dipende dall’acetilcolina—-> il canale si chiude ancor prima che l’acetilcoina venga degradata dall’acetilcolina esterasi per evitare che entri troppo sodio nella cellula (se ciò avvenisse non ci sarebbe più il gradiente di concentrazione tra ambiente intracellulare ed extracellulare e e la cellula morirebbe)
Qual è la concentrazione dell’Na in ambiente
-extracellulare
-intracellulare
-extra cellulare—-> 150mM (milli molare)
-intracellulare—-> 10 mM
Dimmi 3 cose sulla struttura del recettore dell’acetilcolina
-sono degli eteropentameri (formati da 5 subunità: due subunità α, una sub. β, una subunità γ, una subunità δ che si dispongono a forma di cilindro)
-ogni subunità del pentamero presenta 4 α-eliche transmembrana denominate m1 m2 m3 m4 (in tutto nel canale3 ho 20 α-eliche)
-Tagliando il canale a metà osserviamo il cancello. Il cancello è costituito dalle alpha eliche transmembrana e tiene chiuso il poro, questo possiamo definirlo come una strettoia tra le 5
subunità che non lascia passare né acqua né ioni e che viene aperta tramite il legame con il ligando. Quindi i canali ionici sono proteine allosteriche (cambiano conformazione quando ad essi si lega il ligando, che è un attivatore allosterico)
Dimmi 2 cose sulle 4 alfa eliche transmembrana delle subunità che costituiscono il recettore dell’acetilcolina
-m1 m3 m4 vanno a costituire la parete intorno al poro, invece la subunità m2 costituisce la parete diretta del poro.
-le alpha eliche sono anfipatiche infatti—->
*nella parete interna del poro le 5 alpha eliche M2 espongono 5 residui aa carichi (1 ciascuno) (idrofilici, per permettere il passaggio degli ioni: nel caso del recettore dell’aceticolina le cariche sono negative per far entrare il sodio)
*nella parete esterna del poro le 15 alpha eliche restanti espongono residui aa non carichi (3 ciascuno) (idrofobici, necessari per fare in modo che la proteina sia inserita all’interno del doppio strato fosfolipidico della membrana)
Cos’è la miastenia grave?
-è una canalopatia—-> legata a malfunzionamenti dei canali delle nostre cellule
-Una malattia autoimmune in cui il corpo produce degli anticorpi contro i propri recettori dell’acetilcolina (fondamentali per la contrazione muscolare); così il sistema immunitario attacca la proteina che aiuta i muscoli a contrarsi e l’individuo parte la capacità di contrarre i muscoli
Come avviene il cambio di conformazione dei canali ligando-dipendenti?
Quando il ligando (come l’acetilcolina) si lega al canale in corrispondenza dei recettori provoca dei cambiamenti nella struttura del canale. Questi cambiamenti fanno ruotare le alpha-eliche M2, in modo che i residui grandi (L) si allontanano dal poro. Al loro posto, si avvicinano dei residui più piccoli (small) che, grazie al loro ingombro minore, permettono l’apertura del poro e il passaggio degli ioni.
Che tipo di proteine sono i canali ligando dipendenti?
Sono proteine allosteriche
(Quando si lega il ligando, che è un attivatore allosterico, la proteina cambia conformazione)
Dimmi 2 cose sui canali voltaggio dipendenti
- l’apertura del canale avviene quando viene alterato Il potenziale elettrico di membrana
-sono proteine allosteriche (cambiano conformazione quando viene alterato il potenziale elettrico di membrana, che è quindi un attivatore allosterico)
Quanto vale il potenziale elettrico di membrana?
Interno/esterno—> -70/80 mV
