2,504 matches
-
Ca2+ voltaj-dependente, porul de conducție este alcătuit similar, dar cele patru proteine nu sunt identice între ele (hetero tetramer). Această structură funcțională se referă la componenta majoră a ansamblului proteic ce alcătuiește canalul, numită subunitate α. Probabilitatea ca un canal ionic voltaj dependent să fie deschis sau închis depinde de valoarea efectivă a potențialului membranar în micro aria membanară respectivă. De fapt canalele care sunt deschise prin depolarizare funcționează pe baza unui senzor care asigură fenomenul de operare a „porții” (gating
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
deschiderea canalului. Deschiderea este tranzitorie, iar durata după care canalul suferă o nouă modificare conformațională se numește constantă de inactivare și este o caracteristică funcțională importantă a canalului. Când se ia în discuție importanța funcțională a unei populații de canale ionice din membrana unei celule, mai întâi această populație este delimitată prin caracteristici de selectivitate (ex. canal de sodiu) și apoi se face referire la dependența de voltaj caracteristică, adică relația dintre probabilitatea de deschidere și valoarea potențialului membranar. Amplitudinea curentului
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
din membrana unei celule, mai întâi această populație este delimitată prin caracteristici de selectivitate (ex. canal de sodiu) și apoi se face referire la dependența de voltaj caracteristică, adică relația dintre probabilitatea de deschidere și valoarea potențialului membranar. Amplitudinea curentului ionic printr-un singur canal (curent unitar) poate fi determinată prin tehnici electrofiziologice avansate (patch-clamp) și depinde de gradientul electrochimic (concentrațiile locale de o parte și de alta a membranei) și de conductanța canalului (conductanță unitară). Curentul unitar și constanta de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
prin legarea calciului). Variațiile calciului intracelular datorită permeabilizării mebranei sau eliberării de calciu din depozitele intracelulare vor modifica conductibilitatea acestor canale prin asociere cu calmodulina, făcându-le mai sensibile la depolarizarea mebranară. In esență creșterea calciului submembranar activează KCa. Canalele ionice dependente de nucleotidele ciclice prezintă șase domenii transmebranare, dintre care patru formează un canal funcțional, și celelalte sunt domenii receptor. Cuplarea AMPc sau GMPc pe receptorul citoplasmic deschide porul, care este permeabil pentru Na+ și Ca++. Aceste canale sunt importante
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
și celelalte sunt domenii receptor. Cuplarea AMPc sau GMPc pe receptorul citoplasmic deschide porul, care este permeabil pentru Na+ și Ca++. Aceste canale sunt importante pentru neuronii senzoriali olfactivi (AMPcdependent) și pentru celulele receptoare retiniene (GTPc-dependent). 5.6.3. Canale ionice dependente de liganzi extracelulari Canalele dependente de substanțe chimice prezintă pe partea extracelulară a domeniilor transmembranare formațiuni receptoare la care cuplează liganzi. Cuplarea modifică permeabilitatea canalului și produce un influx ionic în celulă, ce declanșează depolarizarea. Se mai numesc și
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
pentru celulele receptoare retiniene (GTPc-dependent). 5.6.3. Canale ionice dependente de liganzi extracelulari Canalele dependente de substanțe chimice prezintă pe partea extracelulară a domeniilor transmembranare formațiuni receptoare la care cuplează liganzi. Cuplarea modifică permeabilitatea canalului și produce un influx ionic în celulă, ce declanșează depolarizarea. Se mai numesc și receptori ionotropici. Pentru că de cele mai multe ori folosesc la transmiterea excitației de la o celulă nervoasă la alta sau de la celulele nervoase la efectorii musculari sau glandulari, liganzii canalelor receptor dependente sunt numiți
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
ionotropi pentru glutamat, cuplat cu canal de sodiu și calciu; receptorii P2X pentru ATP (ca semnal extracelular), cuplați cu canal de calciu, receptorii GABAA pentru acidul γ-amino-butiric, cuplat cu un canal de clor (hiperpolarizant). Stimularea și menținerea deschisă a canalelor ionice receptor-operate durează cât timp ligandul ocupă situsul de legare, dar în fapt este tranzitorie, deoarece ligandul este îndepărtat rapid de la nivelul fantei sinaptice, fie de către enzime inactivante, fie prin mecanisme de recaptare la nivelul membranei presinaptice. 5.6.4. Canale
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
Uneori acest lucru este posibil pentru că se realizează practic o cavitate hidrofilă mărginită de proteină membranară în timp ce exteriorul este lipofil. Transportorii sunt prezenți în toate celulele (ubiquitari), oriunde este nevoie de introducerea de nutrimente, de eliminarea cataboliților, de controlul concentrațiilor ionice intracelulare. Dacă transportorul transferă o singură specie moleculară, transferul poate fi conform gradientului electrochimic (uniport) sau împotriva acestuia (pompă). Dacă se transportă două (sau mai multe) specii moleculare (molecule neutre sau ioni), atunci este vorba de cotransport (simport sau antiport
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
există o formă aparte de transport activ, folosită la preluarea monozaridelor din mediu, care nu se sprijină pe ATP ci pe fosfo-enol-piruvat (PEP) și se numește translocație de grup (PEP group translocation; phoshotransferase system; PTS), </footenote>. 5.7. 1. Pompe ionice Aceste proteine transmembranare pot transporta ioni și alți solviți împotriva gradienților de concentrație. Energia pentru această activitate este de cele mai multe ori chimică, sub formă de ATP, dar poate fi și obținută din cuantele de lumină, reacții oxido-reducătoare, energie termică din
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
cu unul sau mai multe situri de cuplare pentru ATP, pe fața citosolică a membranei. Hidroliza ATP-ului are loc numai în momentul când se cuplează ionii necesari pentru transport, deci activitatea enzimatică este condiționată. Există trei clase de pompe ionice (care transportă exclusiv ioni; clasele P, F și V), și o superfamilie numită ABC (ATP Binding Cassette) care transportă molecule mici, dar conform aceleiași dinamici. Pompe din clasa P se găsesc în: membranele bacteriilor și fungilor (pompa H+), membranele celulare
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
P se găsesc în: membranele bacteriilor și fungilor (pompa H+), membranele celulare ale eucariotelor superioare (pompa Na+/K+), membrana apicală a celulelor mucoasei gastrice (pompa K+/H+), plasmalema și membrana reticulară a celulelor eucariote (pompele de Ca2+ ). Toate aceste pompe ionice prezintă două unități catalitice identice, ce conțin câte un situs de legare pentru ATP, dintre care cel puțin una este fosforilată de către o moleculă de ATP (de unde numele de clasa P). Pompa de calciu este prezentă sub două forme majore
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
nivel energetic crescut) în compartimentul cu concentrație scăzută (nivel de energie coborât) furnizează energie pentru realizarea transportului activ al altui solvit împotriva gradientului său (transport activ secundar). Este de reținut faptul că energia înmagazinată într-un gradient transmembranar de concentrație ionică poate de asemenea să servească la sinteza de ATP din ADP și radical fosfat. Spre exemplu, transportul de electroni în lanțul fosforilărilor oxidative mitocondriale produce un gradient de concentrație a protonilor (H+) de o parte și de alta a membranei
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
în sensul gradientului său de concentrație, în timp ce substanța de transportat este deplasată împotriva gradientului său de concentrație, adică din compartimentul cu concentrație scăzută în cel în care concentrația este ridicată. 5.8. Potențialul transmembranar și modificările sale Diferențele de concentrație ionică dintre mediul intra-celular și cel extracelular sunt determinate de existența unor anioni nedifuzibili în citosol și determină la rândul lor o diferență de potențial electric între interiorul și exteriorul celulei. 5.8.1. Echilibrul Donnan In funcție de posibilitățile de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
Cl-b, deci K+b > Cl-b și ca urmare K+b > K+a și Cl -b < Cl-a. Efectul Gibbs-Donnan este rezultatul permeabilității particulare a membranei, dar la acesta se adaugă în cazul membranei celulare variațiile de permeabilitate datorate activității canalelor ionice, precum și mecanismele de transport activ. Acest efect poate fi amplificat (crescut) sau diminuat (scăzut) prin influențarea directă a concentrației ionilor difuzibili de către procesele de transport activ care pot să mențină concentrația constantă intracelulară a unui ion chiar dacă acesta nu este
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
potențialul de repaus este apropiat de valoarea potențialului de echilibru pentru acest ion. Potențialul membranar de repaus variază de la o celulă la alta, în funcție de permeabilitatea membranei. Dat fiind mecanismul fizic al potențialului de repaus, acesta se modifică după variațiile concentrațiilor ionice în cele două compartimente. Ca urmare a diferenței de potențial, plasmalema este încărcată electric în repaus, negativ pe fața internă și pozitiv pe cea externă. Pentru menținerea potențialului de repaus este necesară pomparea permanentă a ionilor, pentru a asigura menținerea
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
urmare a diferenței de potențial, plasmalema este încărcată electric în repaus, negativ pe fața internă și pozitiv pe cea externă. Pentru menținerea potențialului de repaus este necesară pomparea permanentă a ionilor, pentru a asigura menținerea gradientelor de concentrație, deoarece permeabilitatea ionică a membranei pentru ionii respectivi în repaus, deși extrem de mică, nu este nulă. In absența transportului activ s-ar produce în timp pierderea de K și acumularea de Na. Transportul activ al celor doi ioni este cuplat, fiind realizat de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
Na+ în afara celulei și K+ în celulă realizând în repausul celular o concentrație foarte mare a Na+ în afara celulei și a ionului de K+ în interiorul acesteia. Deși ascunde încă necunoscute, ATP-aza Na+/K+ este cea mai bine caracterizată dintre pompele ionice. ATP-aza Na+/K+ este alcătuită din două subunități mari (alfa) care străbat membrana și două subunități (beta) care sunt expuse la exteriorul celulei; este deci un tetramer. Fiecare unitate funcțională prezintă un situs de fosforilare cu activitate ATP-azică, trei situsuri
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
are valori diferite de la un tip la altul de celule și mai puțin de la o celulă la alta în cadrul aceluiași țesut (ca o excepție, variază considerabil chiar în membrana aceleiași celule). Explicația este dată tocmai de diferențele existente privind permeabilitatea ionică a mem branelor celulare în repaus și de diferențele privind concentrațiile ionilor în interstițiile și celulele respective. In fibre nervoase și fibre musculare striate potențialul de repaus este apropiat de potențialul de echilibru pentru K, având valori cuprinse între -100
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
pozitive. Datorită difuziunii în spațiul intracelular și submembranar, aceasta se propagă pe o mică arie, scăzând în amplitudine cu distanța. 5.8.3. Potențialul de acțiune Depolarizarea tranzitorie care se propagă nedecremențial la distanță se numește potențial de acțiune. Canalele ionice implicate în declanșarea potențialului de acțiune au o dependență de voltaj a probabilității de deschidere relativ abruptă, ceea ce imprimă caracteristica de fenomen cu prag a acestui fenomen și a celor subsecvente (legea “tot sau nimic”). Propagarea potențialului de acțiune în
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
acestui fenomen și a celor subsecvente (legea “tot sau nimic”). Propagarea potențialului de acțiune în membrana celulară se realizează prin autoregenerare, pe baza difuziunii sarcinilor pe cele două fețe ale membranei. Cu alte cuvinte dacă propagarea locală, decremențială, prin curenți ionici, determină o depolarizare suficientă pentru deschiderea canalelor voltaj-dependente din apropiere. Ca urmare viteza de propagare depinde de forța motrice a difuziei, adică de amplitudinea potențialului de acțiune și de panta depolarizării, ambele reflectând densitatea canalelor voltaj-dependente implicate în declanșarea potențialului
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
motrice a difuziei, adică de amplitudinea potențialului de acțiune și de panta depolarizării, ambele reflectând densitatea canalelor voltaj-dependente implicate în declanșarea potențialului de acțiune. Fiziologic potențialul de acțiune apare prin sumație temporală a efectelor depolarizante și hiperpolarizante ale diferiților curenți ionici. Curenții ionici depolarizanți pot fi determinați de mediatori chimici, ca în cazul transmiterii sinaptice sau al unor efecte hormonale sau paracrine, sau de agenți fizici ca în cazul celulelor receptoare specializate (potențiale de receptor) sau al canalelor ionice activate de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
diferiților curenți ionici. Curenții ionici depolarizanți pot fi determinați de mediatori chimici, ca în cazul transmiterii sinaptice sau al unor efecte hormonale sau paracrine, sau de agenți fizici ca în cazul celulelor receptoare specializate (potențiale de receptor) sau al canalelor ionice activate de deformare mecanică, prezente în numeroase tipuri celulare. Potențialul de acțiune de tip neuronal In fibra musculară scheletică și în fibrele nervoase cu diametru mare potențialul de acțiune are caractere și mecanisme prototip. Depolarizarea este abruptă, cu durată de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
rândul ei alte canale de Na+ voltaj-dependente și așa mai departe, trecând potențialul de membrană din domeniul valorilor negative înspre sau chiar în domeniul pozitiv. Intrarea Na+ se oprește prin închiderea automată a barierei h (inactivare). Analizându-se cinetica fluxurilor ionice prin canalele membranare s-a ajuns la concluzia că fiecare canal odată activat rămâne deschis un anumit interval de timp după care se închide automat (constantă de inactivare, vezi cap. 5.6.1). După inactivarea canalelor de Na+ potențialul de
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
poate prezice efectul unui ligand din natura sa chimică. Acetilcolina, de exemplu, poate acționa ca neuromediator sau inhibitor al activității celulare, prin cuplarea cu diverse tipuri de receptori. Poate activa contracția musculară sau sinapsele neuro-neuronale prin cuplarea cu un canal ionic receptor-dependent, dar se cuplează și cu receptori cu șapte domenii transmembranare ce activează căi de semnalizare GTP-dependente. Există două strategii de transfer a energiei de la cuplarea ligandului până la nivelul structurii ce activează semnalele intracelulare: modificări conformaționale ale receptorului (sistem folosit
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]
-
interacțiunea ansamblului α-βγ cu receptorul activat (*), iar hidroliza GTP este condiționată de interacțiunea α cu efectoru (**)l. Proteinele efector sunt de obicei enzime ce catalizează formarea de mesageri secunzi (adenilat ciclaza, guanilat-ciclaza, fosfolipaza C, etc.), dar pot fi și canale ionice sau alte proteine. Pentru subunitatea α există mai multe izoforme: • αs stimulează adenilat-ciclaza, cu formarea de AMPc din ATP. • αi inhibă adenilat-ciclaza • αq/11 stimulează fosfolipaza C membranară (PLCβ), ce lizează fosfatidilinizitol bifosfatul (PIP2), producând mesagerii secunzi IP3 și DAG
FIZIOLOGIE UMANA CELULA SI MEDIUL INTERN by Dragomir Nicolae Serban Ionela Lăcrămioara Serban Walther Bild () [Corola-publishinghouse/Science/1307_a_2105]