Post on 01-May-2015
Comunicazione fra cellula e ambiente
Omeostasi
• Capacità di un organismo di mantenere costanti le condizioni chimico-fisiche interne anche al variare delle condizioni ambientali esterne.
• Il termine "omeostasi" fu coniato da Walter Cannon nel 1926, in riferimento alla capacità del corpo di regolare la composizione e il volume del sangue e, di conseguenza, di tutti i fluidi extracellulari in cui sono immerse le cellule; deriva dal greco ómoios, "simile", e stasis, "posizione"
Omeostasi• Tutti gli organismi presentano meccanismi
omeostatici a livello di ogni singola cellula, in quanto, per vivere, le componenti di una cellula devono essere mantenute a concentrazioni più o meno uniformi.
• La membrana cellulare è responsabile del controllo delle sostanze che entrano ed escono dalla cellula: – le sostanze essenziali al metabolismo devono poter
entrare – i materiali di scarto devono poter uscire prima di
raggiungere concentrazioni tossiche
Omeostasi nella cellula: meccanismi di trasporto
• Per mantenere costanti i propri equilibri biochimici, la cellula possiede diversi tipi di meccanismi di trasporto:
• Passivo: non vi è consumo di energia • attivo: è richiesto un apporto energetico.
• l'omeostasi può essere inteso come un continuo sforzo dell’organismo e delle sue unità costitutive per mantenere le proprie caratteristiche rispetto all'ambiente esterno e la propria identità biologica.
Il passaggio delle sostanze attraverso la membrana può avvenire per:
• trasporto passivo (senza dispendio di energia)
• trasporto attivo (con impiego di energia)
Il trasporto attraverso la membrana
Trasporto passivo
Diffusione semplice
Diffusione facilitata
Osmosi.
Diffusione semplice
Una sostanza si sposta seguendo il gradiente di concentrazione : dalla zona più concentrata alla zona meno.
[concentrazione elevata] [concentrazione minore]
Lo scambio dei gas negli alveoli polmonari avviene per diffusione
Permeabilità selettivaPermeabilità selettiva
Il doppio strato di lipidi è permeabile:
• Alle molecole molto piccole (H2O, CO2, O2)
• Alle molecole liposolubli (Idrofobe, non polari)
Il doppio strato di lipidi è impermeabile:
• Alle grosse molecole e alla maggior parte delle molecole solubili in acqua.
• Agli ioni (K+, Cl-, Na+ )
Diffusione facilitata
La diffusione avviene grazie ad una proteina di trasporto.
N .B.
• Non vi è dispendio di energia
• Avviene secondo il gradiente di concentrazione
Alcune proteine di mebrana permettono il passaggio delle sostanze non liposolubili :
• Formano un canale attraverso la membrana
Oppure
• Si legano a molecole trasportatrici (carrier) che le trasportano attraverso la membrana
N.B. I canali sono generalmente selettivi : una sola ben precisa sostanza li può attraversare e nessun’altra.
Certi canali possono aprirsi e richiudersi :
Esempio: Canale ionico che permette il passaggio di anioni
Trasportatori di membrana:Trasportatori di membrana:
• Possono crearsi e distruggersi rapidamente
• Certi possono chiudersi ed aprirsi
==> Cambiano la permeabilità della membrana
• Sono spesso molto selettivi
Esempio di proteine di trasporto
Canale aperto
Canale chiuso
Osmosi Osmosi
Soluzione diluita
= ipotonica
Soluzione diluita
= ipotonica
Soluzone concentrata
= ipertonica
Soluzone concentrata
= ipertonica
Membrana permeabile all’acqua ma impermeabile al soluto
L’acqua si sposta dal lato ipotonico (diluito) al lato ipertonico (concentrato)
L ’osmosi: è l’acqua che si sposta seguendo il suo gradiente di concentrazione
Ipertonica
Ipotonica
Globuli rossi in soluzioni:• Isotonica• Ipotonica• Ipertonica
Globuli rossi in mezzo Ipertonico
L’osmosi gioca un ruolo importante nello spstamento dei liquidi all’interno dell’organismo
SANGUELiquido
interstizialeLIQUIDO
INTRACELLULARE
Un pesce vive nell’acqua di mare. Il mare è un mezzo ipo, iper o isotonico?
Acqua
(per osmosi)
Sale
(per diffusione)
Come può sopravvivere il pesce?
L’acqua di mare è Ipertonica
Trasporto attivo :
• Richiede energia
• Può avvenire in senso contrario al gradiente di concentrazione
• Necessita di un trasportatore (proteina di trasporto)
Assomiglia alla diffusione facilitata (necessita di un trasportatore) MA:
Trasporto attivo Trasporto attivo
Pompa Sodio-Potassio
Pompa Sodio-Potassio
Pompa Sodio-Potassio
Il Trasporto attivo permette alle cellule di conservare un ambiente interno differente dalla composizione dell’ambiente esterno :
Trasporto mediato da vescicole
• Esocitosi
• Endocitosi
•Endocitosi
•Esocitosi
L’endocitosi è il processo cellulare tramite il quale il materiale che deve essere introdotto nella cellula viene circondato da vescicole di membrana o da vacuoli e riversato nel citoplasma.
EndocitosiEndocitosi
Si parla di endocitosi mediata da recettori quando il passaggio di molecole specifiche all’interno della cellula avviene tramite un’introflessione della membrana cellulare che forma una vescicola membranosa. Le vescicole contengono i recettori e le molecole da essi trasportate.
endocitosi mediata da recettoriendocitosi mediata da recettori
endocitosi mediata da recettoriendocitosi mediata da recettori
Fagocitosi di un batterio
Caso particolare di endocitosi: la Fagocitosila Fagocitosi
Fagocitosi = Endocitosi di una grossa struttura
Caso particolare di endocitosi: la Pinocitosila Pinocitosi
Pinocitosi = Endocitosi sostanze liquide
Esocitosi
la cellula può secernere materiale all'esterno tramite esocitosi.Nell'esocitosi, vescicole contenenti le sostanze da espellere si fondono con la membrana plasmatica.