Comunicazione fra cellula e ambiente Omeostasi Capacit di
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 trasporto attraverso la membrana Il passaggio delle sostanze attraverso la membrana può avvenire per: • trasporto passivo (senza dispendio di energia) • trasporto attivo (con impiego di energia)
Diffusione semplice Trasporto passivo 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 selettiva Il doppio strato di lipidi è permeabile: • Alle molecole molto piccole (H 2 O, CO 2, O 2) • 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: • 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 chiuso Canale aperto
Osmosi Soluzione diluita Soluzone concentrata = ipotonica = 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 • Ipertonica
Globuli rossi in mezzo Ipertonico
L’osmosi gioca un ruolo importante nello spstamento dei liquidi all’interno dell’organismo SANGUE Liquido interstiziale LIQUIDO INTRACELLULARE
Un pesce vive nell’acqua di mare. Il mare è un mezzo ipo, iper o isotonico? Acqua L’acqua di mare è Ipertonica (per osmosi) Sale (per diffusione) Come può sopravvivere il pesce?
Trasporto attivo : Assomiglia alla diffusione facilitata (necessita di un trasportatore) MA: • Richiede energia • Può avvenire in senso contrario al gradiente di concentrazione • Necessita di un trasportatore (proteina di trasporto)
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
Endocitosi § 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. § 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 recettori
endocitosi mediata da recettori
Caso particolare di endocitosi: la Fagocitosi = Endocitosi di una grossa struttura Fagocitosi di un batterio
Caso particolare di endocitosi: la 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.
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