Fenomene de transport prin membrana celulară Structura membranei celulare. Membrana (7,5 nm) - ansamblu de structuri supramoleculare aflat la periferia celulei (sau a organitelor celulare) care separă mediul intern de cel extern (celular de interstiţial) şi care îndeplineste diferite funcţii legate în special de procese metabolice fundamentale. Membranele vii au proprietăţile de semipermeabilitate şi selectivitate. Datorită acestor proprietăţi ele nu reprezintă simple bariere care separă 2 medii cu proprietăţi diferite, ci structuri active care asigură: - transportul unor molecule, ioni, macromolecule, complexe supramoleculare, dintr-o parte în alta a ei; - traducere şi transfer de informaţie adusă de diferiţi stimuli (mecanici, electrici, electromagnetici, chimici, termici etc.) prin receptorii specifici pe care îi conţine; - interconversia diferitelor forme de energie, prin enzimele sau complexele enzimatice pe care le conţine. Actualmente se acceptă că, în general, structura membranei celulare este cea descrisă de modelul mozaicului fluid proteolipidic al lui Nicholson şi Singer (1972). Conform acesui model, membrana este formată dintr-un bistrat lipidic, în care sunt înserate proteine şi glicoproteine (fig.)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Fenomene de transport prin membrana celulară
Structura membranei celulare.
Membrana (7,5 nm) - ansamblu de structuri supramoleculare aflat la periferia celulei
(sau a organitelor celulare) care separă mediul intern de cel extern (celular de
interstiţial) şi care îndeplineste diferite funcţii legate în special de procese metabolice
fundamentale. Membranele vii au proprietăţile de semipermeabilitate şi selectivitate.
Datorită acestor proprietăţi ele nu reprezintă simple bariere care separă 2 medii cu
proprietăţi diferite, ci structuri active care asigură:
- transportul unor molecule, ioni, macromolecule, complexe supramoleculare, dintr-o
parte în alta a ei;
- traducere şi transfer de informaţie adusă de diferiţi stimuli (mecanici, electrici,
electromagnetici, chimici, termici etc.) prin receptorii specifici pe care îi conţine;
- interconversia diferitelor forme de energie, prin enzimele sau complexele enzimatice
pe care le conţine.
Actualmente se acceptă că, în general, structura membranei celulare este cea descrisă
de modelul mozaicului fluid proteolipidic al lui Nicholson şi Singer (1972). Conform
acesui model, membrana este formată dintr-un bistrat lipidic, în care sunt înserate
proteine şi glicoproteine (fig.)
Bistratul lipidic este constituit în special din fosfolipide (fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol etc.) dar sunt prezente şi sfingolipide, glicolipide şi colesterol.
Lipidele membranare sunt:- Fosfogliceride (fosfolipide)(compuse din acizi graşi, glicerol, fosfat, alcool)(au un cap polar şi
două cozi hidrofobe) – reprezintă constituentul major al bistratului lipidic membranar Capetele polare pot fi : acid fosfatidic- PA, fosfatidilglicerol – PG, fosfatidiletanolamina – PE, fosfatidilcolina - PC, fosfatidilserina – PS, fosfatidilinositol – PI.
- Sfingolipide (glicosfingolipide – GS-capul polar conţine zaharuri, sfingomieline- SM- au capete polare fosforilcolina sau fosfoetanolamine)) (sfingozina – înlocuieşte glicerolul şi un lanţ hidrofob din cazul fosfogliceridelor)
- Colesterol
- GlicolipideInsule de colesterol cu sfingilipide formează faze separate – rafturi lipdice- mai ordonate, conţin proteine transmembranare şi proteine periferice pe partea extracelulară. Se află pe monostratul extracelular.
Moleculele lipidice sunt amfifile. Ele au un cap polar (extremitate polară) şi o
extremitate hidrofobă (două lanţuri de hidrocarburi - cozi hidrofobe). Moleculele de
acest tip se organizează spontan, pe baza principiului de minimizare a energiei
potenţiale, astfel încât cozile lor hidrofobe să evite contactul cu apa. Ele realizează:
-structuri micelare
- bistraturi (vezicule membranare sau membrane plane)(fig.)
În acest fel, între cozile hidrofobe iau naştere legături hidrofobe, iar capetele polare
sunt expuse mediului apos. Bistratul lipidic este o structură dinamică, prezentând
fluiditate: moleculele lipidice execută mişcări de translaţie şi rotaţie. De exemplu:
-translaţie în stratul în care se află (difuzie laterală)
- rotaţie în jurul propriei axe
- basculare dintr-un monostrat în celălalt
- flexie (îndoire) (fig.)
Proteinele membranare, în funcţie de modul în care se înserează în membrane sunt:
a) - proteine intrinseci (integrale) - traversează membrana celulară o dată (glicoforina)
sau de mai multe ori (exemplu - proteinele transportoare, pompe ionice constituite
din mai multe -helixuri, enzime, receptori, canale ionice)
b)- proteine extrinseci (periferice) - pătrund în membrană pe o anumită distanţă, pe
una din cele două feţe, sau sunt ataşate la suprafaţa membranei (receptorii
membranari, proteine cu rol imunologic etc.). Ele pot participa la reacţii enzimatice şi
semnalizare celulară, intră în componenţa scheletului membranar de la suprafaţa
citoplasmatică a celulei, asigură legătura cu citoscheletul). Membrana celulară se
sprijină pe un citoschelet alcătuit din proteine fibrilare.
De exemplu, în cazul hematiei (fig), două proteine Banda 3 (transportor de
anioni) şi glicoforina ancorează o reţea bidimensională de proteine fibrilare,
componenta principală fiind spectrina. Ankirina se leagă atât la spectrină cât şi la
Banda 3. Filamente scurte de actină cu proteinele asociate formează noduri care
interconectează reţeaua de spectrină. Asigură elasticitatea membranei plasmatice a
hematiei.
Şi proteinele prezintă mişcări de difuzie laterală şi rotaţie, într-un mod mai restrictiv
(depinzând de interacţiunile cu alte proteine). Unele dintre aceste mişcări sunt
orientate dar în acest caz intervin proteine motoare.
2. Transportul pasiv - deplasarea moleculelor şi ionilor în sensul gradientului
electrochimic sau de presiune - aparent fără consum de energie metabolică. Aparent,
deoarece gradientul electrochimic respectiv este rezultatul unor procese anterioare
realizate cu consum de energie.
Prin transport pasiv sistemul are tendinţa de a ajunge la echilibru
termodinamic. Dacă în expresia diferenţei de potenţial electrochimic notăm:
c1 = cin c2 = cex V1 = Vin V2 = Vex obţinem:
W = Win - Wex = RT ln cin/cex + zF (Vin - Vex)
W > 0 - ionii au tendinţa de a părăsi celula;
W < 0 - ionii au tendinţa de a pătrunde în celulă, dacă membrana este permeabilă
pentru aceştia. Transportul unei specii ionice încetează la echilibru W = 0: