Lezione 16-17: Membrane Biologiche Flashcards
Dimmi 3 metodologie per studiare l’anatomia delle proteine
Dimmi la composizione della cellula
Dimmi 3 utilità delle membrane
Dimmi 2 metodi di comunicazione tra ambiente intracellulare ed extra cellulare
1) per mezzo di fusione tra membrane (endocitosi ed esocitosi)
2) attraverso la membrana (proteine con funzione di pompe e canali)
Qual è la differenza tra endocitosi ed esocitosi
Sono entrambi un modo per comunicare per mezzo di fusione tra le membrane, però
Qual è l’elemento fondamentale senza il quale non si potrebbero costrittrici le membrane biologiche?
I lipidi
Sì può costruire una membrana biologica senza proteine?
Si
Come sono le interazioni lipidi-lipidi, proteine-proteine in una membrana biologica? Qual è la loro funzione?
Sono interazioni deboli (NON COVALENTI), serve per garantire la fluidità della membrana
Le membrane plasmatiche sono simmetriche o asimmetriche?
Asimmetriche
Qual è la differenza di potenziale elettrico della membrana plasmatica? Cosa vuol dire?
-70/-80 mV
-vuol dire che la membrana ha una forte resistenza al passaggio degli ioni
Dimmi 3 cose sulla struttura delle membrane biologiche
-sono strutture simili a fogli
-presenta un modello a mosaico fluido
-sono costituite da un’elevata quantità di lipidi liberi di muoversi nello spazio (doppio strato fosfolipidico)
In cosa consiste il modello a mosaico fluido delle membrane biologiche?
Doppio strato fosfolipidico in cui sono inserite le proteine di membrana (ossia le proteine che attraversano direttamente la membrana).
-mosaico—-> non è omogeneo (ci sono lipidi e proteine) e i lipidi che lo compongono sono disposti a mattoncini
-fluido—->i lipidi si possono muovere nello spazio
Esistono geni che codificano per un lipide?
No, infatti i lipidi nascono da una via biosintetica
Dimmi 3 funzioni dei lipidi
-strutturali (es.lipidi di membrana)
-riserva energetica
-molecole segnale (es. per il passaggio dell’informazione tra l’ ambiente intracellulare e quello extracellulare)
Dimmi 3 lipidi di membrana
-fosfolipidi (2 tipi: glicerofosfolipidi, sfingolipidi)
-glicolipidi (o glicodfingolipidi)
-colesterolo
Come varia la temperatura di fusione dei glicerofosfolipidi all’ aumentare della coda idrofobica?
Aumenta l’aumentare della coda idrofobica
Cosa succede ad un acido grasso se
-aumento catena idrocarburica
-Aumento doppi legami
Da cosa è costituita la singomielina?
Sfingosina+acido grasso+ fosfocolina
Da cosa è costituito il gruppo polare della sfingomielina?
fosfoetanolammina e fosfocolina.
Dimmi i 4 gruppi alcolici più comuni nei fosfogliceridi
Dove si trovano i glicolipidi nelle membrane cellulari
sono sempre e solo esposti in superficie poiché nascono nel Reticolo endoplasmatico quindi in
un ambiente topologicamente diverso da quello citosolico che presenta una struttura tale che, l’
unico
modo per avere i glicolipidi, è averli negli emi-foglietti.
Dimmi 2 cose sui cerebrosidi
Da cosa sono formati gli steroli?
Dimmi 5 cose sui globosidi
Dimmi 4 cose sui gangliosidi
Qual è la forula del colesterolo?
C27H46O
Cos’è il ceramide?
Lo sfingolipide più semplice (sfingosina+acido grasso+ H)
Dimmi 5 cose sulla struttura del colesterolo
-il gruppo OH costituisce la testa polare del colesterolo
-è più piccolo dei fosfolipidi
Qual è la differenza tra un acido grasso e un fosfolipide?
Hanno entrambi una testa idrofila (data dal carbossile) ma i
-fosfolipidi ha 2 code idrofobiche
-gli acidi grassi hanno 1 sola coda idrofobica
Dove si posiziona il colesterolo nelle membrane biologiche?
Si dispone parallelamente alle catene di acidi grassi dei fosfolipidi
Come si dispongono i fosfolipidi nelle membrane biologiche?
-La porzione idrofobica e apolare è posta nella parte interna del doppio strato fosfolipidico, che
forma tutte le membrane biologiche.
-La porzione idrofila e polare è posta nella parte esterna (extracellulare o citosolica, dipende
dall’ emi-foglietto che consideriamo).
Con quale tecnica si può visualizzare il doppio strato fosfolipidico?
Micrografia elettronica: Si utilizza l’
osmio, un metallo pesante che si deposita sui lipidi, perché gli
elettroni, trovando un atomo pesante, rimbalzano e creano luce, mostrando al microscopio elettronico la
membrana.
La micrografia elettronica si può applicare sia per visualizzare il doppio strato fosfolipidico delle membrane e sia le micelle?
No, viene usata solo per le membrane perchè le micelle hanno dimensioni ridotte e sono difficili da vedere
Qual è la forma di
-acidi grassi
-fosfolipidi
-acidi grassi—-> cono (hanno una coda sola)
-fosfolipidi—-> cilindro (hanno due code)
Cosa ottengo dall’aggregazione di
-fosfolipidi
-acidi grassi
-fosfolipidi—->doppio strato fosfolipidico
-acidi grassi—->micelle
Sono entrambe molecole anfipatiche
Quali sono le interazioni che tengono unita la membrana plasmatica?
-Interazioni di WAN der Walter e interazioni idrofobiche (tengono uniti gli acidi grassi del fosfolipidi)
Che interazioni si formano tra le teste dei fosfolipidi delle membrane biologiche?
Interazioni elettrostatiche e legami a idrogeno
Quale caratteristica conferiscono le interazioni idrofobiche alle membrane biologiche?
-le interazioni deboli tendono a essere molto
resistenti alla rottura della membrana, ciò significa che le membrane sono AUTO-SIGILLANTI (ossia se la membrana venisse bucata, intorno al buco che si è formato, si
dispongono i fosfolipidi per sigillare la membrana, evitando la perdita di contenuto della cellula)
Il doppio strato lipidico è permeabile in maniera
-selettiva
-totalmente permeabile
Selettiva
Cosa sono le acquaporine?
Proteine di membrana che aiutano il passaggio dell’acqua attraverso la membrana cellulare
Come fanno queste molecole a passare attraverso le membrane biologiche?
-O2, N2, CO2
-H2O, glicerolo, etanolo
-amminoacidi, glucosio, nucleotidi
-ioni
-ossigeno e molecole apolari di piccole dimensioni (es.N2 CO2)—->passano liberamente (diffusione semplice, passaggio contro gradiente)
-acqua e piccole molecole polari (es. etanolo e glicerolo)—>passano liberamente, ma fanno un pò di fatica a passare
-molecole polari di grandi dimensioni (glucosio, amminoacidi e nucleotidi) e ioni—->usano le proteine di membrana specializzate
Come fa la CO2 a passare attraverso la membrana cellulare?
Lo fa liberamente, ad esempio tramite diffudione (infatti è una molecola apolare)
Dimmi i 3 tipi di proteine di membrana
- Proteine integrali di membrana—->sporgono sia dalla parte esterna che interna;
- Proteine periferiche—->si appoggiano sulla superficie esterna della membrana, senza entrare;
- Proteine legate a un lipide—->sono collegate a una membrana tramite code lipidiche idrofobiche.
Elencami le proteine di membrana in base a quanto sono difficili da estrarre dalla membrana (dalla più alla meno difficile)
-Più difficili—->proteine integrali
-proteine legate a un lipide
-proteine periferiche
Gli zuccheri si possono trovare in ambiente intracellulare?
NO! Questa regola è dovuta dal fatto che gli zuccheri, sia legati ai lipidi che alle proteine, vengono aggiunti nel
lume del Reticolo endoplasmatico per essere poi elaborati nel lume del Golgi quindi, si trovano sempre in
ambienti topologicamente uguali agli ambienti extracellulari
Posso trovare una glicoproteina o un glicolipide sul versante intracellulare della membrana plasmatica?
NO!
Questo perchè gli zuccheri non si trovano MAI in ambiente intracellulare
In cosa consiste la tecnica del freeze-fracture
Con quale tecnica è stato scoperto il modello a mosaico fluido?
Freeze fracture
Dimmi 2 movimenti dei lipidi di membrana che permettono la fluidità della membrana stessa
1) diffusione trasversale o Flip Flop
2)diffusione laterale
Dimmi 5 cose sulla diffusione trasversale
-è anche detta flip flop
-una molecola salta da un emi-foglietto a quello opposto
-è un processo molto lento e non spontaneo (infatti la testa polare del fosfolipide
passi attraverso il doppio strato apolare)
-Avviene tramite delle proteine che legano il lipide e lo fanno girare dalla parte opposta
-la reazione può essere catalizzata dall’enzima flippasi
Dimmi 2 cose sulla diffusione laterale
-è lo spostamento laterale dei lipidi di membrana
-è veloce e spontanea (avviene continuamente a temperature di 37° / 38°)
Le proteine di membrana si possono muovere per diffusione laterale e per diffusione trasversale?
Non si possono muovere per diffusione trasversale (flip flop, perchè sono polarizzate e quindi se cambiassero versante non sarebbero più funzionali) ma solo per diffusione laterale (però essendo più ingombranti dei lipidi si muovono più lentamente)
In cosa consiste l’asimmetria delle membrane biologiche?
Il numero di fosfolipidi è identico in entrambi gli emi-foglietti (per ogni foglietto deve corrispondere la stessa superficie). Ciò che cambia è la loro distribuzione sui due versanti della membrana. Essi
vengono inseriti in modo non polarizzato.
Dimmi un marcatore dell’apoptosi
Perdita della fosfatidilserina dal foglietto interno delle membrane.
In particolare il concetto riguarda il movimento della fosfatidilserina (un fosfolipide) all’interno della membrana cellulare durante l’apoptosi, ovvero la morte cellulare programmata. In una cellula sana, la fosfatidilserina si trova principalmente nel foglietto interno della membrana. Tuttavia, durante l’apoptosi, l’energia (ATP) necessaria per il corretto funzionamento degli enzimi, come le flippasi (enzimi che spostano i lipidi tra i foglietti della membrana), viene meno. Di conseguenza, la fosfatidilserina si “sposta” verso il lato esterno della membrana, dove normalmente non dovrebbe trovarsi. Questo cambiamento è un segnale per il sistema immunitario di riconoscere la cellula come in fase di morte.
In cosa consiste la tecnica FRAP (recupero della fluorescenza dopo foto-bleaching ) e a cosa serve?
-serve per studiare la fluidità di una membrana
- consiste nel colpire una zona della membrana con un laser in modo tale che perda la fluorescenza. Se quella parte “sbiancata”
*recupera totalmente la fluorescenza vuol dire che le molecole sono mobili (c’è fluidità)
* Se recupera in parte la fluorescenza vuol dire che una frazione delle proteine (o del lipide)
marcate è mobile ma c’è una parte immobile.
In cosa consista la fluidità di membrana?
La velocità con cui i lipidi e le proteine di membrana si muovono l’una rispetto all’altra
È maggiore la fluidità di membrana in una membrana costituita da acidi grassi saturi o insaturi?
È maggiore la fluidità di una membrana composta da acidi grassi insaturi
Le membrane dei microrganismi che vivono in ambienti freddi presentano fosfolipidi con code sature o insature?
Insature perché, abbassando la temperatura dell’
ambiente in cui questi microrganismi
vivono, l’
energia cinetica (il movimento delle membrane) è inferiore e tale rallentamento viene
complessato in parte, aumentando la relativa abbondanza di doppi legami in Cis di acidi grassi.
Come fa il colesterolo ad influenzare la fluidità di una membrana plasmatica?
-se la membrana plasmatica è costituita da acidi grassi saturi (quindi è meno fluida e ha una temperatura più alta perchè ci sono più interazioni) e inserisco il colesterolo, esso va a diminuire i legami tra gli acidi grassi per aumentare la fluidità (così fa diminuire la temperatura di transizione. AUMENTA FLUIDITÀ
-se la membrana plasmatica è costituita da acidi grassi insaturi ( quindi è più fluida e ha una temperatura più bassa perchè ci sono meno interazioni) e inserisco il colesterolo, esso va ad aumentare la fluidità della membrana andando a “tappare” i buchi (così fa aumentare la T di transizione). AUMENTA STABILITÀ
Dimmi se queste molecole sono inserite in maniera polarizzata o meno nella membrana
-lipidi
-proteine
-lipidi—>non polarizzata (per questo possono fare sia la diffusione trasversale che quella laterale)
-proteine—->polarizzata (per questo fanno solo la diffusione laterale)
Come sono inserite queste molecole nelle membrane?
-fosfolipidi
-glicolipidi
-proteine
-I fosfolipidi sono distribuiti in modo asimmetrico
-I glicolipidi sono sempre orientati verso la parte extracellulare
-Le proteine sono inserite sempre in modo asimmetrico
Che tipo di proteine sono queste 4?
-Proteina integrale con un singolo frammento idrofobico (generalmente ad α-elica) che
attraversa la membrana biologica;
-Proteina integrale con α-eliche anfifiliche o completamente idrofobiche (composte da almeno 15-20 residui di aminoacidi) legate da loop intra ed extracellulari;
-Proteina integrale inserita nella membrana attraverso foglietti-β richiusi (β- barrel all’interno
della membrana) (caso raro);
-Proteina integrale con porzione globulare intracellulare, inserita da α-eliche a metà nella
membrana.
Dimmi 4 funzioni delle proteine integrali
Come posso solubilizzare le proteine integrali o trasnmembrrna?
Attraverso i detergenti (infatti le proteine transmembrana presentano una porzione idrofobica che non può stare a contatto con l’acqua)
Dimmi 2 tipi di detergenti e fammi un esempio per ciascun tipo
-detergenti ionici—>sono aggressivi perchè denaturano la proteina(es. sodio- dodecil-fosfato, ricorda la struttura di un acido grasso ma ha proprietà diverse)
-detergenti non ionici—->sono meno aggressivi perchè non denaturano la proteina (es. Triton-X-100)
Come funzionano i detergenti?
Se poniamo a contatto qualsiasi detergente con delle cellule, quest’ultime vengono
distrutte: vengono rilasciati tutti gli organelli e anche le membrane degli organelli si
dissolvono.
In particolare
-Dalla cellula si formano micelle miste che contengono detergenti e fosfolipidi o lipidi in generale.
-le molecole di detergente vanno a ricoprire
con le loro porzioni apolari la parte apolare delle proteine di membrana e formano
attorno uno scudo polare con le loro teste polari. In questo modo si riesce a
solubilizzare una proteina di membrana come singola molecola
Quale fu la prima membrana biologica ad essere studiata?
Quella degli eritrociti
Come fanno le membrane ad essere associate in modo compatto?
tutte le membrane sono associate in modo piuttosto compatto grazie alle
proteine e al citoscheletro, ovvero la rete di filamenti che unisce le diverse proteine
Dimmi una proteina di membrana dei globuli rossi
Glicoforina
Dimmi 2 cose sulla glicoforina
-dimero transmembrana dei globuli rossi
-presenta una ventina di aa che costituiscono un’alfa elica che si inserisce nel doppio strato fosfolipidico
Cos’è il plot di idrofobicità?
Un grafico che presenta dei picchi in corrispondenza delle regioni idrofobiche di una proteina (più è alta l’energia libera, più quella porzione di proteina è insolubile)
Quanti picchi presenta il plot di idrofobicità della glicoforina?
1 solo (c’è solo un’alfa elica idrofobica)
Dimmi cose sulla Batteriorodopsina
-si trova nella membrana plasmatica dei batteri
-all’interno presenta una struttura detta retinale (serve per convertire energia luminosa in energia utile per il batterio)
-il suo plot di idrofobicità presenta 7 picchi (=7 alfa eliche)
Dimmi 3 cose sulla porina
- è poco selettiva
-è una proteina transmembrana ma è inserita nella membrana con strutture beta
-si trova nei batteri e nella membrana esterna del mitocondrio (la membrana esterna è meno selettiva rispetto quella interna perché diverse molecole devono diffondere nel mitocondrio)
Dimmi 2 cose sulle alfa eliche anfipatiche
-Presentano un lato idrofilo e uno idrofobico
-queste alfa eliche non esistono da sole, bensì, si aggregano tra loro rivolgendo all’esterno la parte
idrofobica, mentre all’interno si crea un foro che può essere carico positivamente
o negativamente.
Dimmi 4 modifiche postraduzionali delle proteine che coinvolgono i lipidi
-palmitoilazione—-> aggiunta di acido palmitico (16:0) su residui di Serina, treonina o cisteina
-miristoilazione—-> aggiunta di acido miristico (14:0) su residui di glicina amminoterminale
-farnesilazione—->aggiunta di acido farnesile a residui di cisteina carbossiterminale (CAAX: cis, aa alifatico, Met-Ser.Glu)
-geranil-geranilazione—-> aggiunta di acido geranilgeranilico (16:0) a residui di cisteina carbossiterminale (CAAX: cis, aa alifatico, Leu)
Dimmi 3 cose sul glicosil-fosfatidil -inositolo? (GPI)
-è costituita da oligosaccaride e glicerofosfolipide
-funge da ancora glicidica per associare una proteina ad una membrana
-la proteina e lo zucchero sono rivolte verso l’esterno, invece la coda del fosfolipide va verso l’interno del doppio strato fosfolipidico
