5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

1/7

TRANSPORTUL PRIN MEMBRANELE CELULARE

Membrana plamatica(plasmalema)

Este situata la exterior.

Este organizata dupa modelul mozaicului fluid: este formata din doua straturi de lipide asezatefata in fata, p

care se gasesc proteine.

-

Lipidele si proteinele se pot deplasa(ceea ce confera aspectul de mozaic fluid), permitandu-i membran

sufere deformari ample;

-

Proteinele pot forma canale pentru trecerea unor substante si pot fi recptori pentru diversi stimui.

Rolurile memranei sunt: -de protectie;

-de mediere a schimburilor de substanta intre celula si mediu;

- rol informational.

Fiecare celula are o membrane plasmatica.

Membrana prezinta permeabilitate selectiva

Posfolipidele : (au un cap hidrofil si unul hidrofob)

Formeaza dublu strat fosfolipidic.

Proteinele transmembranare: - se gasesc in numar mare in membrane;

-controleaza tot ce intra si iese din celula si seteaza gradientii.

Functia de bariera a mmbramei

Mediul extern si intern al celulei este reprezentat de o solutie apoasa deci totul este dizolvat

care este polara. Putine lucruri sunt solubile in solutii nepolare.

Stratul fosfolipidic este hidrofob si reprezinta o bariera pentru schimbul de substante dintre

si mediul exterior; Unele lucruri pot trece prin membrane,deci membrana are permeabilitate

selectiva astfel incat CO2 , O2, etanolul si urea pot trece dar ionii si moleculele mari nu pot t

liber ci cu ajutorul catorva procese.

Homeostazia celulei este asigurata cu ajutorul permeabilitatii membranare si actiunea proteinelor si permite adaptare

schimbarilor din mediu.

Transportul prin membrana

Ionii importanti sunt Na(sodium) , K(potasiu), Ca(calciu) si H(hidrogen) si au rolul de a modifica gradientul de

concentratie si sunt esentiali in functiile celulei. Pe langa ioni , prin membrana, sunt transportate si alte substante prec

aminoacizi si apa.

Gradientuleste o diferenta de concentratie a unei substante dintr-o zona comparata cu alta.

Gradientul chimiceste o diferenta de concentratie chimica.

Gradientul electricreprezinta diferenta de concentratie in incarcatura electrica.

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

2/7

Difuzie

Difuzia este tendinta moleculelor si ionilor de a se imprastia in mod egal in mediu. Acesta tendinta este datorata faptul

toate moleculele poseda energie cinetica si se afla in miscare constanta, dezordonata si cu viteza mare,ciocnindu-se ric

schimbandu-si mereu directia. Efectul acestor miscari dezordonate este deplasarea moleculelor din regiuni unde conce

lor este mare, spre regiuni unde concentratia lor este mai mica, adica difuzeaza in functie de gradientul lor elecrochimic

Osmoza reprezintdifuziunea apei (n general) printr-o membran (semi)permeabil ca deexemplu celulele vii datori

permeabilitii membranei celulare i poate fi simpl sau facilitat.Difuziunea apei prin membran se numete osmoz

Difuzia pasiva simpla

Difuzia simpl se datoreaz agitaiei termic a moleculeor, n sensul gradienilor deconcentraie, descris de legile lui Fic

adaptate transportului prin membran.

Rata difuziei poate fi modelata de prima lege a difuziei a lui Fick.

J = rata neta a difuziei unei molecule intr-un anumit timp

D = coeficientul de difuzie a solutiei in membrane

A = aria membranei

C = diferenta de concentratie prin membrana

x = grosimea membrane

Deste determinat de Ecuaia Navier-Stokes ce descrie micarea fluidelor reale

Daca molecula este mare sau saca substanta este mai vascoasa, rata difuziei scade.

D = kT / 6

K = konstanta lui Boltzmann

T = temperature in grade Kelvin

r = raza molecule

= vascozitatea mediului

Moleculele pot trece prin membrane celulara fara ajutorul celorlalte molecule sau proteine ele miscandu-se odata cu

gradientul de concentratie. Difuzia simpla transporta gaze si substante nepolare.

Oxigenul si dioxidul de carbon sunt cele mai intalnite exemple.

Gazele si cateva molecule pot difuza prin bistratul fosfolipid deoarece ele sunt mici si nepolare.

Ex. oxigen, dioxid de carbon, hormoni, apa

http://ro.wikipedia.org/wiki/Difuziehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Difuzie

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

3/7

Macroionii nu pot difuza prin membran datorit sarcinii elctrice i dimensiunii marideci ionii si glucoza nu pot trece p

bistratul fosfolipidic.

Difuzia pasiva este cea mai simpl modalitate de transport pasiv transmembranar. Prin acest mecanism trec prin

membran substanele lipofile (substane care se amestec cu grsimi). Rolul esenial n difuziasimpl l are coeficienpermeabilitate ct de repede pot trece substanele liposolubile prin membran. Permeabilitatea moleculelor (vitetransport cm/secund) depinde de solubilitatea i mrimea lor. In general rata de difuzie printr-o membran este

proporional cu temperatura absolut, gradientul de concentraie i coeficientul de permeabilitate, determinat la rnsu de coeficientul de partiie ntre membran i mediu.

Difuzia facilitata

Difuziunea transmembranar pe ci

prefereniale specifice se numete facilitat, n

opoziie cu difuziunea simpl. Membrana este o

barier n calea difuziei ionilor deci transportul

lor prin membrana celular nu poate avea loc

prin difuzie simpl ci prin mecanisme

specializate care nltur bariera energetic.

Acest tip de transport pasiv folosete o serie demolecule mici, hidrofobe (sau lipofile, se

dizolv n grsimi) care mresc permeabilitatemembranei celulare pentru anumii ioni.

Aceste proteine sunt denumite ionofori.

Ionii trec prin membrana prin pori sau prin

canale dependente. Porii sunt mereu deschisi.

Mai multi pori permit mai multori ioni sa circule

prin membrana.

Substantele chimice sau schimbarile la nivel celular furnizeaza stimuli ce determina deschiderea canalelor. Canalele se

inchide sau deschide.

-

Moleculele trec prin membrana pasiv, dar ele au nevoie de ajutor. Ele pot fi transportate de proteine,

majoritatea fiind proteine transportoare. Moleculele cele mai cunoscute sunt de glucoza(zaharuri).

-

Ionii ca Nasi Knu pot trece prin membrana singuri, deci au nevoie de ajutor care este oferit de protein

transmembranare ce pot fi pori, canale cu porti sau transportoare.

Ionoforii funcioneaz independent de sursele de energie celular, ionii fiind transportai n funcie de gradientulelectrochimic. Ionoforii pot fi de dou tipuri ionofori cru (preiau un ion i l transport pe cealalt parte amembranei) i ionofori canal.

Poriisunt ca niste tunele mereu deschise la ambele capete. Ei p

pori pentru apa sau perforatori cum sunt cei de la membrana

bacteriilor.

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

4/7

Canalele proteicepot avea si porti care se deschid sau se inchid in functie de tipul de molecule prezente, astfel canalele

pentru Ksunt mereu deschise pe cand cele pentru Nasunt deschise in conditii speciale.

Aceset tipuri de canale sunt cele mai intalnite si sunt importante in raspunsul hormonilor, contractia musculara, impuls

nervoase si transmiterea sinaptica.

Difuzia facilitate este si ea pasiva deoarece nu este nvoie de energie.

Doar fiindca un canal este dechis sau inchis nu inseamna ca se invsteste

energie. Cat timp ioni plutesc odata cu gradientulde concentratie,

procesul e pasiv.

Gramidicina este un ionor de tip canal pentru sodiu. Este folosit ca

antibiotic pentru distrugerea unor bacterii, alterndu-le echilibrul

ionic. Mai exist i ali ionofori de tip canal folosii eficient caantibiotice sau ca medicamente antifungice (omoar ciupercile).

Deschiderea sau nchidera canalului poate fi realizat:

- chimic prin molecule care se leag specific la proteina canal- electric, prin modificarea potenialului membranar- prin alte mecanisme ( canale sensibile la presiune)

Proteine transportoare/caraus

Ele nu sunt canale, ci proteine ce prind ionul din exterior si ii da drumul in interiorul celulei

(sau invers). Spre deosebire de canale, calea lor nu este continuua. Ele nu se deschid in

exterior si interior in acelas timp.

Difuzia este tot pasiva deoarece ionii se misca odata cu gradientul de concentratie si poate

muta mai mult decat un ion dintr-o data.

Valinomicina este un ionofor cru ce transport potasiu n funcie de concentraiaacestuia. l preia de pe o fa a membranei, se dizolv n membran i l elibereaz pecealalt parte.

Transportul activ primar

-foloseste ATP si transporta ionii consumand energie.

Miscarea impotriva gradientului de concentratie :

-ne putem gandi la gradiente ca stocand energie. Moleculele din partea unde concentratia este mai m

vor sa ajunga in partea mai putin concentrata deoarece ea prezinta mai putina energie.

- mutand lucruri in directia opusa necesita consum de energie reprezentata de ATP.

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

5/7

Transportul activ primar se realizeaz prin intermediul pompei ionice protein transportoare cu rol enzimatic. Ea leag

respectiv pe o parte a membranei i suferind modificri conformaionale, l transfer pe cealalt parte, unde l elibe

Reacia de transfer, endergonic, e cuplat cu o reacie exergonic, de obicei hidroliza ATP n ADP i Pi (fosfat anorganic

Pompa de Na+i K

+

2.

Pompa ionic a fost identificat, prin tehnicide biofizic i biochimie, ca fiind responsabil de transportul activ dNa

+ i este o protein-enzim i anume:ATP aza Na+-K+specific.

n acest studiu trebuie s se in cont de o serie de fapte experimentale:

- Atp aza membranar devine activ atunci cnd concentraia citoplasmatic de Na+depete ucritic i/sau cea de K+coboar sub o anumit valoare de prag.

- Pentru fiecare molecul de ATP hidrolizat se transport spre exterior 3 ioni de4 Na+i spre intioni de K

+

3.

Procesul are loc astfel:

- pompa ionic transport Na+ din interiorul celulei unde concentraia este mic spre mediul extracelular

concentraia lui este mai mare i ia K+ din mediul extracelular unde concentraia este mic si l aduce n celul

concetraia este mai mare ( n sens contrar gradientului de concentraie)

- moleculele de ATP ce hidrolizeaza (descompun in ADP si P) realizeaza mutarea ionilor

4.

Functii: Potential membranar de repaus:

Pentru a menine potenialul membranei celulare, celulele pstreze o concentraie sczut de ioni de sodiu

nivel ridicat de ioni de potasiu din interiorul celulei (intracelular). Pompa sodiu-potasiu scoate inafara celule

de sodiu i introduce inauntrul celulei 2 ioni de potasiu, astfel membrana celulei va avea sarcin pozitiv.

Transport:

Eportul de sodiu din celula produce o forta motrica pentru cateva transporturi active secundare, care in

glucoza, aminoacizi si alti nutrienti in celula folosind gradientul de pentru sodiu.

Mentinerea columului celulei:

Defectarea pompei sodiu-potasiu duce la umflarea celulei. Osmolaritatea celulei reperezinta suma concentvariatiilor diferitelor specii de ioni, proteine si alte componente organice din interiorul celulei. Cnd aceasta e

mare dect osmolaritatea din afara celulei, apa intran celul prin osmoz. Acest fapt provoaca umflarea ce

ruperea acesteia. Pompa Na +-K + ajut la meninerea concentraiilor potrivite de ioni. Mai mult dect att,

cnd celula ncepe s se umfle, aceasta activeaz automat pompa Na+K+

Electrogenicitatea pompelor

Transportul activ al celor doi ioni este cuplat, fiind realizat de o ATP-az membranar special, numit i pomp de

Pentru fiecare ciclu conformaional ea expulzeaz 3 ioni de sodiu i introduce doar doi ioni de potasiu, fiind deci electro

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

6/7

cu efect hiperpolarizant fa de valoarea calculat teoretic pentru potenialul de repaus. Activitatea pompei fiind depen

de concentraia sodiului intracelular, ea va participa la fenomenul de repolarizare.

Prin faptul c are loc o deplasare de sarcini e lectrice de pe o parte pe alta a membranei putem, deci vorbi de un

electric n cazul pompei de Na+/K

+se scot din membran trei ioni de sodiu i se introduc doi ioni de potasiu). Inten

curentului transmembranar depinde de o serie de factori precum:

numrul de sarcini elementare transportate la fiecare ciclu al pompei;

numrul pompelor din membrana celular;

numrul de cicluri efectuat pe unitate de timp (turnover-ul pompei);

valoarea sarcinii elementare;

Transportul activ primar - transportul special prin citoza(completez la tic)

Citoza reprezinta eliminarea sau inglobarea unor substante din/in celula prin formare de vezicule.

Aparatul golgi din celula are rol in digestie si acesta formeaza vezicule cu reziduuri care trebuie eliminate. El formea

vezicule cu substante nefolositoare care sunt eliminate odata ce acestea ating membrana celulei.

Endocitoza def

Endocitoza pinocitoza (inglobarea substantelor lichide)

-fagocitoza (inglobarea substantelor solide)

Transportul active secundar (o sa revizuiesc vineri)

Transportul activ secundar este ntotdeauna cotranport, una din substane fiind transportat activ pegradientului pentru o alta. Consumul de energie este indirect, realizndu-se la nivelul unui transportor activ prim

menine gradientul menionat, necesar pentru funcionarea celui secundar.

Se refer la transportul unei substane mpotriva gradientului de concentraie, cuplat cu transportusubstane n sensul gradientului ei,gradient meninut prin transportul activ primar.

n funcie de sensul fluxurilor:

a.

antiport(contratransport)- sensuri contrare pentru substanele transportateb.

simportn aceleai sens pentru substanele transportate

Exemplu este: - gradientul Na si glucoza unde o molecula de glucozaeste

transportata odata cu 2Na .

-gradientul Na si aminoacizii(AA) unde un aminoacid este trasp

odata cu un ion de Na;

- simportul si antiportul

Na,K,Cl simport

1Na, 1K, 2Cl

Na H antiport

5/20/2018 Transportul prin membrana celulara

7/7

1 Na pentru 1H