Trasporto

Question 1

diffusione semplice

Answer 1

movimento spontaneo di un soluto da zone a concentrazione maggiori a zone con concentrazioni minori

la membrana è idrofobica, quindi questa capacità è riservata a gas, molecole polari piccole ( come acqua etanolo e glicerolo), molecole apolari.

l’ossigeno diffonde spontaneamente attraverso le membrane, come negli eritrociti, dove viene assunto nei polmoni e riversato nei tessuti. Nei capillari infatti, la concentrazione di o2 è bassa Quindi avviene il trasferimento ad opera dell’emoglobina

nei capillari dei polmoni avviene il contrario.

Anche l’anidride carbonica diffonde come l’ossigeno ma in direzione opposta.

Question 2

la diffusione semplice sposta i soluti all’equilibrio?

Answer 2

si, sempre.

se la membrana fra 2 camere, è permeabile al soluto disciolto le molecole passeranno ad un altra camera fino a raggiungere la stessa concentrazione.

se la membrana non è permeabile al soluto, allora sarà il solvente stesso a muoversi per raggiungere uguale concentrazione. QUESTA SI CHIAMA OSMOSI.

Question 3

come avviene il passaggio di acqua per osmosi?

Answer 3

avviene in risposta all’osmolarità relativa , da una soluzione ipertonica ad una isotonica.

una soluzione con uuale concentrazione alla cellula di riferimento è detta isotonica.

poichè solitamente le cellule vegetali hanno molti ioni disciolti per le loro funzioni esse presentano delle pareti cellulari.

invece di scoppiare infatti esse reagiscono con una pressione di turgore

Question 4

Dimensione del soluto

Answer 4

l’acqua riesce a passare ad alta velocità grazie alle acquaporine, pori nella membrana che ne consentono lo scambio continuo.

molecole grandi come il glucosio non penetrano nella membrana

etanolo e glicerolo, pur essendo polari passano, a causa della loro modesta dimensione.

Question 5

Polarità

Answer 5

le molecole apolari passano più facilmente.

ad esempio estrogeno e progesterone (ormoni steroidei) nonostante il loro alto peso molecolare riescono a penetrare la membrana.

il coefficente di partizione misura l’idrofobicità dei composti organici.

Question 6

cosa succede ai soluti carichi in soluzione acquosa?

Answer 6

le sostanze idrofile tendono ad attrarre molecole d’acqua intorno a loro.

prima che passino la membrana è necessario rompere questi legami con l’acqua.

la membrana è quindi quasi impermeabile agli ioni, e questo è importante ad esempio nel caso di protoni e ioni sodio che devono superare la membrana in modo controllato.

Question 7

la velocità della diffusione semplice dipende…

Answer 7

dalla concentrazione del soluto e il gradiente di concentrazione del soluto.

Question 8

diffusione facilitata

Answer 8

proteine di trasporto che permettono di far passare molecole più grandi secondo gradiente.

all’aumentare del numero di molecole, la velocità di diffusione potrebbe diminuire a causa del ridotto numero di proteine sulla membrana.

il grafico sarà iperbolico.

ad esempio il glucosio

Question 10

Le proteine carrier

Answer 10

Sono chiamate anche permeasi o trasportatori.

Cambiano conformazione in modo da far passare il soluto. Essa protegge i gruppi polari per far passare il soluto senza repulsioni

Question 11

Le proteine canale

Answer 11

Hanno canali idrofilici e non cambiano la loro conformazione

In batteri mitocondri e cloroplasti sono larghi e aapecifici e si chiamano pori, che contengono porine e permettono a determinati soluti idrofili di attraversare la membrana.

Question 12

Perchè le proteine carrier sono chiamate anche permeasi

Answer 12

Perchè c’è una analogia con gli enzimi. Infatti il soluto rappresenta il substrato. La proteina non cambia durante la reazione proprio come l’enzima

Question 13

Proteine carrier sono specifiche

Answer 13

Esse legano solo ad un tipo o poco più di substrati

A volte anche a specifici stereoisomeri

Ad esempio la proteina che catalizza l’entrata del glucosio negli eritrociti, riconosce solo l’isomero d oltre chr a galattosio e mannosio.

Question 14

La cinetica della proteina carrier

Answer 14

In presenza di troppo glucosio, la velocità di trasporto si riduce a causa del limitato numero di proteine carrier.

Inoltre ci può essere inibizione competitiva ad esempio se sono presenti altri zuccheri essi competono per quella proteina carrier.

Question 15

Proteine carrier trasportano 1 o più soluti.

Answer 15

Se trasporta 1 singolo soluto Il processo si chiama UNIPORTO (come i canali per il glucosio)

Se il trasporto avviene contemporaneamente di due soluti e l’interruzione di uno interrompe il passare dell’altro si parla di cotrasporto o SIMPORTO (stessa direzione) o ANTIPORTO (direzioni opposte).

Question 16

La proteina scambiatore di anioni nell’eritricita

Answer 16

È una proteina antiporto

Scambia ioni cloruro e ioni bicarbonato in direzioni opposte

Se manca 1 dei due anioni. Si interrompe il processo.

Il rapporto è esattamente 1: 1, quindi la proteina è altamente specifica.

Il cloruro si avvicina alla proteina e si lega ad esso inducendo un cambio di conformazione, quando viene rilasciato, viene legato lo ione bicarbonato. Il rilascio del bicarbonato, causa il legame con il cloruro e così via.

Il processo avviene in un verso o nell’altro in base alle concentrazioni intra ed extracellulari.

Questo processo è importante in quanto permette di rilasciare co2 nei polmoni per eliminarla.

L’anidridasi carbonica converte co2 in aniioni bicarbonato. Man mano che la concentrazione di ioni bicarbonato aumenta, essi tendono ad uscire dalla cellula. Per evitare uno sbilancio nella carica, l’uscita di uno ione bicarbonato è accompagnata dall’entrata di uno ione cloruro.

Nei polmoni il processo è invertito: gli anioni bicarbonato entrano nell’eritrocita scambiandosi con il cloruro e vengono convertiti in Co2 dall’anidrasi carbonica.

Il processo totale è il trasporto di co2 dai tessuti ai polmoni, dove vengono espulsi.

L’ingresso dello ione bicarbonato aumenta il ph degli eritrociti dei polmoni aumentando il legame dell’ossigeno con l’emoglobina.

A livello dei tessuti, dove il ph si abbassa, si riduce l’affinità con l’ossigeno, che viene rilasciato più rapidamente.

Question 17

Canali ionici

Answer 17

Sono proteine integrali che fanno passare ioni specifici.

Ce ne sono vari per ogni ione Na+ K+ Ca ++ e Cl- .

Le differenze riguardano il modo in cui i gruppi idrofilici delle catene laterali degli amminoacidi, interagiscono con li ioni.

Molti canali ionici sono “controllati”
Da 3 diversi tipi di stimoli.

I canali a controllo di voltaggio, si aprono e chiudono in base al cambiamento del potenziale di membrana

I canali a controllo di ligando, innescano l’apertura grazie a specifiche molecole

I canali a controllo meccanico, che si aprono in risposta a pressioni sulla membrana.

Esempi di canali ionici sono calcio nella contrazione muscolare

Sodio e potassio nella conduzione degli impulsi nervosi.

Il canale CFTR e la fibrosi cistica.

Atp sintetasi

Question 18

Le porine

Answer 18

Sono proteine integrali multipasso.

I segmenti transmembrana nin sono alfa elica ma foglietto beta cilindrico chiuso, chiamato anche “barile”.

Nella parte interna del poro è piena di catene laterali polari. La parte esterna è fatta da catene laterali cin gruppi idrofobici per interagire con la membrana.

Solo molecole più piccole di 600 Da passano

Question 19

Le acqua porine

Answer 19

Facilitano movimenti acqua in tessuti in cui è necessario.

Si trovano nei reni

Sono abbondanti negli eritrociti che possono gonfiarsi o rimpicciolire in base ad improvvisi cambiamenti di pressione osmotica.

Nelle piante ad esempio si trovano sui vacuoli

Sono proteine TETRAMERICHE costituite da monomeri identici con ognuno 6 segmenti transmembrana elicoidale.

I 4 monomeri si affiancano per formare 4 canali d’acqua.

Una molecola lipidica centrale impedisce il passaggio di gas e ioni.

Ogni canale è largo circa 0.3 nm e le molecole passano 1 alla volta.

Ioni OH- E H30+ non passano.

Question 20

Trasporto Attivo

Answer 20

Avviene contro gradiente

Richiede energia (idrolisi di atp)

Le proteine coinvolte appaiano trasferimento molecole a reazioni che cedono energia

Assolve 3 funzioni

Assorbimento sostanze già ad alte concentrazione nella cellula.

Rimuovere rifiuti già abbondanti esternamente

Permette di mantenere le concentrazioni di K+ Na+ Ca ++ H +

Esso serve a stabilire concentrazioni diverse ai lati della membrana..

Solitamente le proteine di membrana coinvolte, sono chiamate “pompe”.

Esso possiede una direzionalità.
È unidirezionale.

Solo in alcuni casi lavora in tutte e due le direzioni.

Question 21

Trasporto attivo diretto

Answer 21

L’accumulo di ioni o molecole su un lato è DIRETTAMENTE accoppiato a una reazione esoergonica (idrolisi di Atp).

Le proteine attivate sono chiamate ATPasi di trasporto o pompe ATPASI.

Question 22

Trasporto attivo indiretto

Answer 22

Richiede energia

Dipende dal trasporto simultaneo di due soluti, in cui il movimento di 1 secondo gradiente, attiva il trasporto dell’altro contro gradiente.

Può essere descritto sia come uniporto che simporto se i soluti viaggiano in modo opposto o uguale.

Solitamente lo ione che si sposta in modo esorgonico secondo gradiente è Na+ negli animali, H+negli altri organismi.

Il movimento endoergonico è spesso un monosaccaride o un amminoacido.

Question 23

ATPasi di tipo P

Answer 23

Sono proteine che vengono fosforilate reversibilmente dall’atp.

Viene fosforilato un residuo di acido aspartico.

esse possiedono in 1 singolo polipeptide 8/10 segmenti transmembrana.

Sono responsabili del mantenimento del gradiente ionico

ad esempio la pompa sodio potassio

quella Calcio/ H+ della contrazione muscolare

H+/K+ Atpasi responsabile della acidificazione del succo gastrico dello stomaco.

oppure la pompa k+ nei batteri.

Question 24

Atpasi di tipo V ( vescicola)

Answer 24

pompano protoni in organelli come le vescicole, vacuoli, lisosomi, endosomi e apparato del golgi.

non subiscono fosforilazione

sono formate da 2 componenti fatte da 2 subunità quali

1 integrale di membrana e 1 periferica sulla superficie.

la componente periferica contiene il sito di legame per l’atp e quindi attività atpasica.

Question 25

ATPasi di tipo F ( fattore)

Answer 25

si trovano in batteri, mitocondri e cloroplasti.

sono parte integrante del meccanismo che conserva l’energia delle radiazioni solari o della ossidazione di un substrato sotto forma di atp.

sono implicate nel trasporto di H+

Sono formate da 2 componenti entrambe costituite da complessi con più subunità

Componente integrale Fo ( che sta per oligomicina, cioè un antibiotico che attacca questa subunità)

componente periferica f1 che contiene il sito di legame per l’atp.

possono sfruttar el’energia dell’atp per pompare h+ contro gradiente.

oppure favorire il processo inverso, cioè il flusso esoergonico di protoni viene usato per la sintesi di ATP come nella respirazione aerobia.

IN QUESTO CASO PRENDONO IL NOME DI ATP SINTETASI.

Question 26

ATPasi di tipo ABC ( cassetta che lega ATP)

Answer 26

la cassetta indica i domini catalitici della proteina che legano l’ATP come parte integrante del processo di trasporto.

sono una grande famiglia di proteine, simili per sequenza e meccanismo molecolare.

si trovano in procarioti ed eucarioti
il trasportatore possiede 4 domini 2 altamente idrofobici inglobati nella membrana e 2 periferici sul lato della membrana plasmatica.

i domini integrali sono fatti da 6 segmenti e formano il canale

i domini periferici citosolici (le cassette) legano ATP e accoppiano la sua idrolisi al trasporto.

trasportano non solo cationi ma anche ioni, zuccheri,aa, peptidi e polisaccaridi.

in alcune cellule sono responsabili del pompaggio al di fuori della cellula di farmaci antitumorali.

Question 27

cosa fa la proteina MDR, ABBONDANTE IN ALCUNI TUMORI UMANI?

Answer 27

essa la proteina di trasporto per la resistenza a più farmaci.

sfrutta l’idrolisi di Atp per pompare fuori dalla cellula farmaci idrofobici.

nei batteri, fornisce resistenza agli antibiotici.

nella fibrosi cistica, il paziente crea muco denso nei polmoni, a causa del malfunzionamento di questi trasportatori.

l’energia dell’atp viene usaa infatti per l’apertura del canale ma non per attivare il trasporto.

Question 28

a quale tipo di trasporto è dovuta l’entrata nella cellula di aa e zuccheri?

Answer 28

è un trasporto attivo indiretto

negli animali la presenza di una alta concentrazione di ioni sodio all’esterno della cellula stimola la loro entrata.

tuttavia questo passaggio dipende sempre dall’atp perchè la pompa sodio potassio, che sostiene il gradiente di ioni sodio, è guidata dall’idrolisi di atp.

il pompaggio all’esterno e l’entrata di ioni sodio e di un altro soluto permette l’assunzione di aa e zuccheri.

Question 29

il trasporto attivo indiretto all’esterno

Answer 29

viene usato anche per portare fuori ioni calcio e potassio tramite il sodio, e implica ad esempio l’antiporto con lo scambio di ioni potassio con idrogeno o ioni calcio con il sodio.

Question 30

La pompa sodio potassio GENERALE

Answer 30

nelle cellule animali c’è un elevata concentrazione interna di ioni potassio e bassa di ioni sodio.

il rapporto kinterno/esterno è di 1/30

na interno/ na esterno è 0.08/1

i potenziali elettrochimici sono importanti per il trasporto accoppiato o nella trasmissione di impulsi nervosi

sia il pompaggio interno di ioni potassio sia quello all’esterno di ioni sodio richiedono energia. In quanto contro gradiente.

La pompa sodio potassio o ATPasi di tipo p, accoppia questi processi all’idrolisi di ATP.

Ioni sodio sempre all’esterno e potassio all’interno.

1 molecola di ATP trasporta 3 ioni sodio fuori e 2 ioni potassio dentro.

Question 31

come è fatta la pompa sodio potassio?

Answer 31

è una proteina TRIMERICA transmembrana, con una subunità alfa beta e gamma

la subunità alfa forma il canale ionico e contiene i siti di legame per l’atp e per gli ioni sodio sul lato citoplasmatico interno, per gli ioni potassio sul lato esterno
le funzioni di beta e gamma non sono chiare.

la pompa sodio potassio è una proteina allosterica, con due stati alternativi E1 ed E2,

E1 è aperta all’interno mentre E2 è aperta all’esterno ed è affine agli ioni potassio.

la fosforilazione della pompa a partire dall’atp, ,innescata dal sodio, stabilizza la conformazione E2

la defosforilazione invece è innescata dal potassio e stabilizza l’enzima nella conformazione E1.

Question 32

Funzionamento pompa sodio potassio

Answer 32

il legame degli ioni sodio dall’interno

innesca la auto fosforilazione della subunità alfa dell’enzima della pompa

usando atp come donatore di fosfato che fa cambiare E1 ad E2
il cambiamento fa rilasciare 3 Na+ all’esterno

la pompa si apre esternamente e fa entrare 2 K+

il legame con K+ attiva la defosforilazone che fa tornare ad E1 e fa entrare ioni potassio.

Question 33

Il simporto del Sodio che guida il passaggio di glucosio

Answer 33

soprattutto nelle cellule epiteliali del dell’intestino esse possono assumere glucosio e amminoacidi anche quando la concentrazione esterna è minore di quella interna.

è un processo costituito dalla reazione esoergonica del passaggio degli ioni sodio all’esterno mantenuto dalla pompa sodio potassio

questi trasportatori sodio dipendenti sono detti SGLT

FUNZIONAMENTO

il legame di due ioni sodio extracellulari, entrano sul lato della membrana chiuso.

questo permette ad una molecola di glucosio di legarsi

poi c’è uno scambio conformazionale che espone gli ioni sodio e la molecola di glucosio

gli ioni sodio si dissociano in risposta alla bassa concentrazione interna

il trasportatore continua a rimanere aperto finchè non si dissocia anche il glucosio.

a questo punto il trasportatore ritorna alla sua conformazione iniziale

il colera paralizza le cellule intestinali e porta alla morte per disidratazione.

reidratando con soluzioni saline e zuccherine, è possibile mantenere un bilancio salino nei tessuti

Question 34

la pompa protonica batteriorodopsina

Answer 34

è una pompa protonica presente nella membrana plasmatica degli Archea alofili (HALOBACTERIUM)

essa utilizza l’energia dei fotoni per guidare il trasporto attivo.

essa contiene un pigmento che cattura l’energia luminosa, utilizzandola per guidare il trasporto attivo dei protoni verso l’esterno.

in questo modo genera un gradiente elettrochimico di protoni che sostiene la sintesi di atp mediata da una atp sintasi simile a quelle di tipo F

il pigmento che assorbe la luce è il retinale, correlato alla vitamina A.

i batteri che ne fanno uso sono purpurei fotosintetici, a causa del colore del retinale.

essa è una proteina con sette segmenti alfa elica che formano una struttura cilindrica.

quando poi i protoni tendono a rientrare nella cellula, si produce atp attraverso la atp sintetasi.

Question 35

legge di Fick