1.Fenomene de Transport Prin Membrana Celulara

7/25/2019 1.Fenomene de Transport Prin Membrana Celulara

1/4

1. Curs 1 - Fenomene de transport prin membrana celulara

1. STRUCTURA SI FUNCTIILE MEMRANEI CELULAREOrganismele vii sunt alctuite dintr-un numr foarte mare de compartimente fluideinterdependente, mrginite de membrane plasmatice care ndeplinesc cel puin dou funciidinamice esentiale. !rima "unc#ie a membrcanei celulare este de a mpiedica micarea liber a

particulelor ntre dou compartimente adiacente (lichidul interstiial i citoplasma, deci membranaare rolul unei bariere fizice active. Lichidul interstiial i citoplasma sunt sisteme disperse avnd casolvent apa, iar ca faze dispersate electrolii (ioni de !a, ", #l, #a, $g%, macromolecule (de e&.proteinele%, organite intracelulare (de e&. mitocondriile% i molecule polare mici, n concentraiidiferite. 'iind semipermeabile i selective, membranele celulare ndeplinesc i o a doua "unc#iefoarte important i anume reglarea volumului i a compoziiei mediului intracelular. ceastreglare asigur meninerea la valori constante a compoziiei i volumului intra- i e&tracelular, nciuda fluctuaiilor din mediul e&tern.)tructura membranei celulare a fost studiat prin microscopie electronic, difracie deraze * i recent, vizualizat cu a+utorul microscopiei de for atomic.rincipalii constitueni ai membranelor biologice sunt lipidele i proteinele, conformmodelului mozaicului fluid proteolipidic.

Lipidele)unt molecule insolubile n ap i uor solubile n solveni organici, constituindapro&imativ / din masa membranelor celulelor animale. Lipidele formeaz matricea pentrufi&area proteinelor, dar ndeplinesc i alte funcii. #ele mai importante clase de lipide ntlnite nconstituirea bistratul lipidic sunt0 fosfolipidele, glicolipidele i colesterolul. 'osfolipidele suntasimetric distribuite in bistrat, glicolipidele contin la capatul polar molecule de zahar fiind intalnitee&clusive pe suprafata e&tracelulara a membranelor lipidice iar colesterolul se orienteaza inbiomembrane cu gruparile hidro&il din structura inelara steroida in vecinatatea capetelor polare alefosfolipidelor.#apetele polare ce contin gruparea fosfat interactioneaza cu moleculele polare de apa. Lacontact cozile hidrofobe sunt eliminate. 1n functie de concentratia fosfolipidelor in apa se pot realiza

trei tipuri de structuri0 $onostrat lipidic, ptr concentratii mici de fosfolipide. $icele, cand continutul de lipide al amestecului e mai mare 2istraturi, la concentratie foarte mare de fosfolipid.2istratul lipidic este o structur dinamic, prezentnd fluiditate .!roteinele membranare

roteinele sunt macromolecule care constituie elemente eseniale pentru toate proceselebiologice.roteinele reprezint elementul activ al membranei, fiind structuri organizate de baz ndesfurarea urmtoarelor procese biologice0'enomene de transport(canalele si transportorii ce contribuie la transportul ionilor simoleculelor mici%#ataliza enzimatica(enzimele care maresc viteza de reactive a proceselor desfasurate invivo%$iscarea coordonata(actina si miozina%)uport mecanic(colagenul%1munoprotectie(anticorpii%3arietatea lor este mult mai mare dect a lipidelor fiind determinat de diversitatea funciilor lor.4n funcie de modul n care se insereaz n membran, proteinele sunt0o 1ntrinseci(integrale%


2/4

o 5&trinseci(periferice%$. FUNCTIILE MEMRANEI CELULARE

4n primul rnd, membrana asigur meninerea caracteristicilor fizico-chimice diferite ale celordou compartimente pe care le separ. $embrana reprezint o zona de comunicare controlatntre cele dou compartimente, n ambele sensuri prin06. 7ransport de substan prin membrana intact (molecule, ioni i ap% sau prin rupereamembranei urmat de refacerea acesteia datorit plasticitii ei e&cepionale.8. 7raducere i transfer de informaie adus de diferii stimuli (mecanici, electrici,electromagnetici, chimici, termici etc.% prin receptorii specifici pe care membrana i conine.9. 1mplicare n funciile celulare datorit enzimelor i comple&elor enzimatice pe care le conine0replicarea :!, biosinteza proteinelor, bioenergetic celular, rspuns hormonal.%. TRANS!&RTUL !ASI'

rin transport pasiv moleculele i ionii se deplaseaz n sensul gradientului electrochimicsau de presiune fr consum de energie metabolic, sistemul avnd tendina de a a+unge laechilibru termodinamic. 4n timpul transportului, moleculele i ionii utilizeaz energia micrilorde agitaie termic i cea derivat din atracia sau respingerea electrostatic.;n anumit tip de molecule aflate ntr-o soluie nmagazineaza o energie chimic sub

form de potenial chimic. 4n cazul n care solvitul este un electrolit disociat, pe lang energiachimic a ionilor si e&ist i energia electric a acestora.rin urmare, potenialul electrochimic al unei specii de ion n soluie va fi dat de sumacelor dou energii:eosebim dou cazuri0- - ionii tind s prseasc celula-


3/4

,. )IFU*IA !RIN CANALE I&NICE

)ubstanele ionizate nefiind liposolubile, difuzia lor prin membran se poate face prinstructuri proteice specializate care strabat membrana pe toat grosimea ei i creeaz ci detrecere pentru ioni, formnd canale sau pori.#analele ionice sunt proteine specializate care strbat membrana lipidic celular,permind astfel trecerea substanelor neliposolubile. rin canale ionii pot s treac n ambelesensuri, dar transportul are loc n sensul gradientului electrochimic. )pre deosebire de pori,canalele ionice sunt structuri selective.#analul poate fi nchis sau deschis printr-o modificare conformaional a proteinei canalcomandat printr-un mecanism specific electric, chimic sau prin alte mecanisme. 'iecare tip decanal poate fi blocat specific de anumite to&ine.#analul ionic este caracterizat de un parametru electric numit conductan A, carereprezint inversul rezistenei electrice B. ;nitatea de msur a conductanei este )iemens-ul ()%.:in punct de vedere biologic, conductana canalului reprezint echivalentul electric alpermeabilitii acesteia pentru un anumit tip de ion. )e poate aprecia conductana unei poriunide membran ca fiind dat de produsul dintre conductana unui canal izolat i densitateacanalelor deschise, deoarece conductana canalului deschis este constant. Ordinul de mrime al

conductanei unui canal ionic este p) (6 pico)iemens @ 6-68 )%.. TRANS!&RTUL ACTI'5ste o form de transport care necesit consum de energie metabolic (a unei reaciichimice, de e&emplu%. )e realizeaz n sensul invers gradientului de potenial electrochimic. )edisting dou forme de transport activ0 transportul activ primar i transportul activ secundar.Transportul activ primar se realizeaz folosind proteine integrale numite pompe ionicemembranare. 1n urma transportului activ se stabilete gradientul de concentraie n sensul cruiase desfoar transportul pasiv. ompa leag ionul pe o parte a membranei ntr-o anumit zonactiv numit situs de legare i, datorit unor modificri conformaionale care intervin n urmalegrii ionului, l transfer pe cealalt parte unde l elibereaz. ompa folosete, de obicei,hidroliza 7 n : i .5&emplul cel mai cunoscut este 7-aza !aCD"C care transloc 9 ioni de !aC dininteriorul celulei, unde concentraia acestuia este mic, spre mediul e&tracelular i 8 ioni de "Cdin e&teriorul celulei n interiorul acesteia. ompa de !aCD"C asigur prin funcionarea eiosmolaritatea egal pe ambele fee ale membranei.)uccesiunea etapelor 7-azei de !aCD"C06. enzima ia !aC pe partea citoplasmatic i leag 7 E aceats legare este posibilnumai n prezena ionilor $gCC8. 7 este hidrolizat, comple&ul fosforilat sufer o tranziie conformaional, urmat descderea afinitii pentru !aC i creterea afinitii pentru "C9. ionii de !aC se desprind i se leag ionii de "CF. legarea ionilor de "C determin defosforilarea. n urma defosforilrii, proteina pierde afinitatea pentru "C, acetia desprinzndu-se

G. enzima revine la conformaia iniial i ciclul se reia.5&ist i alte pompe n membrana celular, cum ar fi pompa de HC, "C din mucoasagastric (din membrana plasmatic a celulelor parietale%, tot o 7-az a crei structur esteasemntoare cu cea a !a-"-7-azei, pompa de #aCC din reticulul sarcoplasmic i dinmembrana plasmatic, pompa protonic bacteriorodopsina.rin transport activ secundar speciile transportate ptrund ntr-un compartiment(e&tracelular sau intracelular% mpotriva gradientului lor electrochimic, asociindu-se cu moleculecare se deplaseaz n sensul gradientului de concentraie. )pecia transportat ct i molecula care


4/4

efectueaz transport pasiv se leag de aceeai molecul transportoare.7ransportul activ secundar utilizeaz transportorii ntlnii la difuzia facilitat, acetiaputnd lega substratele transportate n aceeai stare conformaional sau n stri conformaionalediferite. :ac ambele specii moleculare transportate se leag de aceeai parte a proteinei,transportul poart denumirea desimport sau co-transport. #azul n care speciile transportate seleag pe cele dou pri ale transportorului, care se va afla astfel n stri conformaionale diferite,se numete antiport sau contra-transport.4ntlnim simport la ptrunderea glucozei n celulele mucoasei intestinale. ;n e&emplu deantiport este cel de 9!aCD#a8C, de la nivelul muchiului cardiac, care asigur o concentraiesczut a ionilor de calciu n interiorul celulei.

Documents

1.Fenomene de Transport Prin Membrana Celulara