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Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici

Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici. Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici. J S = P  C con P = -D m R/x = permeabilità della membrana R = coefficiente di ripartizione olio/acqua. R = [S] olio /[S] acqua. Coefficiente di diffusione.

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Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici

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Presentation Transcript

  1. Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici

  2. Diffusione attraverso doppi strati fosfolipidici JS = P C con P =-DmR/x = permeabilità della membrana R = coefficiente di ripartizione olio/acqua R = [S]olio/[S]acqua

  3. Coefficiente di diffusione • Il coefficiente di diffusione libera D dipende da: • temperatura assoluta T • caratteristiche fisico-chimiche di soluto e solvente • dimensioni molecola: raggio r • attrito  viscosità liquido D = kT/6πr (almeno 10000 volte più grande nei gas che nei liquidi) k = R/N N = 6.02●1023 R = 8.3 J●mol-1K-1

  4. Sinapsi chimica Vescicola presinaptica Membrana presinaptica Spazio sinaptico Membrana postsinaptica

  5. BIOFISICA • Anno Accademico 2006-2007 • Test di ingresso • Dalla relazione D = kT/6r si dimostri che D ha le dimensioni di un quadrato di una lunghezza diviso per il tempo. • Calcolare il numero di molecole di N-acetiltriptofanammide che attraversano in 25 s una membrana di area S=3x102 cm2, sapendo che la differenza di concentrazione ai due lati della membrana è ΔC = 3x10-2 M. Il coefficiente di permeabilità dell' N-acetiltriptofanammide nella membrana è 1.2 x 10-5 cm s-1. [R: 1.63x1021]. • - Una cellula sferica ha raggio r = 0.25 m. Supponendo che, attraverso la sua superficie, entri un flusso d'acqua costante pari a 2.0 x10-8 cm s-1, calcolare la variazione percentuale di volume dopo 30 s. [R: 7.2 %] • - Considerando la relazione: • mv2/2 = 3kT/2 con k = R/N, • dimostrare che R ha le dimensioni di un’energia divisa per la temperatura assoluta e per mole. • Calcolare, inoltre, il valore numerico di R in J/°K mol, sapendo che R = 0.082 atm L/ °K mol.

  6. Il coefficiente di diffusione dell’O2 in H2O (η20°( H2O) =1.005 x10-3 Pa s) • è 1x10-9 m2 s-1 a 20°C. • Calcolare il valore del coefficiente di diffusione dell’O2 • nel sangue sapendo che la viscosità di • questo mezzo è η37° = 2.084x10-3 Pa s. [R: 5.1x10-10 m2 s-1] • L'emoglobina ha un coefficiente di diffusione 10 volte minore • rispetto a quello del glucosio. Quanto tempo impiegherà mediamente • una molecola d'emoglobina per diffondere attraverso un • sottilissimo strato d'acqua, sapendo che una molecola di glucosio • l'attraversa in 50 ns? [R: 500 ns] • Indicare in che modo i seguenti parametri possono influenzare • il coefficiente di diffusione d'una • sostanza: • a) peso molecolare della sostanza diffondente; • b) viscosità del mezzo disperdente; • c) composizione atomica della sostanza diffondente; • d)struttura spaziale della sostanza diffondente; • e) temperatura del sistema.

  7. Le membrane biologiche sono selettivamente permeabili: permeabili a molecole idrofobe e di piccole dimensioni, impermeabili a quelle polari • Permeano le molecole di acqua (polari ma piccole), i gas (CO2, O2, N2), altre molecole piccole polari (glicerolo), molecole grandi apolari (ormoni steroidei, idrocarburi). • Ioni, zuccheri, AA, etc. permeano grazie a proteine di trasporto (carriers e proteine canale)

  8. PROTEINE DI MEMBRANA 1) CANALI: proteine integrali (generalmente glicoproteine), che funzionano come pori per consentire l’entrata e l’uscita di determinate sostanze in cellula. 2) TRASPORTATORI (o carriers): proteine che, mediante cambiamenti conformazionali, consentono il passaggio selettivo di determinate molecole o ioni. 3) RECETTORI: proteine integrali che riconoscono specificatamente determinate molecole (ormoni, neurotrasmettitori, nutrienti ecc.). 4) ENZIMI: proteine integrali o periferiche che catalizzano reazioni enzimatiche sulla superficie della membrana. 5) ANCORAGGI DEL CITOSCHELETRO: proteine periferiche, affacciate dal lato citoplasmatico della membrana, che servono per ancorare i filamenti del citoscheletro. 6) MARCATORI DI IDENTITA’ CELLULARE: glicoproteine o glicolipidi caratteristici di ciascun individuo, che permettono l’identificazione delle cellule provenienti da altri organismi (es. marcatori ABO).

  9. Meccanismi di trasporto Passaggio di sostanze tramite: processi biochimici  trasporto facilitato trasporto attivo

  10. Equilibrio diffusivo C1 C2 Time (s) J = PΔC ΔC

  11. ΔC = costante J tempo

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