7,912 matches
-
funcții, există o mare varietate în compoziția moleculară. Această varietate își are originea în marea varietate de proteine și lipide care constituie membrana. II.2. TRANSPORTUL PRIN MEMBRANELE BIOLOGICE II.2.1. Clasificarea proceselor de transport Proceselor de transport prin membrană se clasifică după diferite criterii. 1. După mărimea particulelor ce străbat membrana, transportul poate fi: • macrotransfer - pentru macromolecule și particule • microtransfer pentru ioni și molecule mici Ionii și moleculele mici trec mai ales prin proteinele intrinseci pe cînd macromoleculele trec
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
originea în marea varietate de proteine și lipide care constituie membrana. II.2. TRANSPORTUL PRIN MEMBRANELE BIOLOGICE II.2.1. Clasificarea proceselor de transport Proceselor de transport prin membrană se clasifică după diferite criterii. 1. După mărimea particulelor ce străbat membrana, transportul poate fi: • macrotransfer - pentru macromolecule și particule • microtransfer pentru ioni și molecule mici Ionii și moleculele mici trec mai ales prin proteinele intrinseci pe cînd macromoleculele trec efectiv odată cu porțiuni din membrană, pentrucă sunt transportate în vezicule. 2. Din
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
criterii. 1. După mărimea particulelor ce străbat membrana, transportul poate fi: • macrotransfer - pentru macromolecule și particule • microtransfer pentru ioni și molecule mici Ionii și moleculele mici trec mai ales prin proteinele intrinseci pe cînd macromoleculele trec efectiv odată cu porțiuni din membrană, pentrucă sunt transportate în vezicule. 2. Din punct de vedere al mecanismului de transport, acesta poate fi: ♦ transport pasiv - care se face în sensul gradientului de concentrație, pentru moleculele neîncărcate și în sensul gradientului electrochimic pentru cele încărcate ♦ transport activ
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
se realizează în cea mai mare parte prin proteine de transport, transportul se mai poate clasifica și după numărul speciilor de substanțe ce pot fi transportate. 3.După numărul speciilor de substanțe ce pot fi transportate: • uniport-când este transportată prin membrană o singură substanță • cotransport-dacă transportul unei substanțe este cuplat cu al altei substanțe Cotransportul poate fi de două feluri: -simport-dacă trecerea ambelor substanțe se realizează în același sens -antiportdacă trecerea ambelor substanțe se realizează în sensuri opuse II.2.2
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
substanțe este cuplat cu al altei substanțe Cotransportul poate fi de două feluri: -simport-dacă trecerea ambelor substanțe se realizează în același sens -antiportdacă trecerea ambelor substanțe se realizează în sensuri opuse II.2.2 Macrotransportul Fagocitoza se realizează prin întinderea membranei care înconjoară particula și o introduce în interior.Pinocitoza independentă de receptori se realizază prin pătrunderea fluidului din vecinătatea celulei, membrana formând canale Pinocitoza mediată se realizează astefel: o moleculă mare sau o particulă se leagă de un receptor specific
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
sens -antiportdacă trecerea ambelor substanțe se realizează în sensuri opuse II.2.2 Macrotransportul Fagocitoza se realizează prin întinderea membranei care înconjoară particula și o introduce în interior.Pinocitoza independentă de receptori se realizază prin pătrunderea fluidului din vecinătatea celulei, membrana formând canale Pinocitoza mediată se realizează astefel: o moleculă mare sau o particulă se leagă de un receptor specific, formează un complex care este absorbit de citoplasmă Exocitoza se realizează prin fuziunea unor vezicule din citoplasmă cu membrana și conținutul
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
vecinătatea celulei, membrana formând canale Pinocitoza mediată se realizează astefel: o moleculă mare sau o particulă se leagă de un receptor specific, formează un complex care este absorbit de citoplasmă Exocitoza se realizează prin fuziunea unor vezicule din citoplasmă cu membrana și conținutul din vezicule este eliminat în exterior. Transcitoza realizează transportul macromoleculelor prin celulele endoteliului capilar. G.E. Palade a observat la microscopul electronic în citoplasma celulelor endoteliale vezicule ce traversează celulele, sugerând rolul veziculelor în transportul macromoleculelor din plasmă în afara
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
capilar. G.E. Palade a observat la microscopul electronic în citoplasma celulelor endoteliale vezicule ce traversează celulele, sugerând rolul veziculelor în transportul macromoleculelor din plasmă în afara patului vascular. II.2.3. Transportul pasiv II.2.3.1.Difuzia simplă In cazul membranelor biologice difuzia simplă se realizează pe două căi: ♦ prin dublul strat lipidic și ♦ prin proteinele intrinseci. Difuzia simplă prin stratul bilipidic a fost pusă în evidență de Overton care a arătat că viteza de pătrundere a substanțelor în celulă este
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
a suscitat numeroase controverse. Difuziunea apei este mult mai intensă decît a oricărei substanțe. De aceea sa admis că în acest caz transportul se realizează prin difuziune simplă mediată de proteine. De exemplu apa care traversează în cele două sensuri membrana hematiei în timp de o secundă are volumul mai mare de 100 de ori decât volumul hematiei, dar fluxul net este nul și volumul hematiei rămâne constant. In anumite condiții poate apare o diferență de concentrație transmembranară pentru apă și
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
a apei în epitelii. In rinichii mamiferelor acest flux de apă este esențial pentru abilitatea rinichiului de a reține apa în organism în perioade de dezhidratare (în special pentru animalele care trăiesc în deșert). Fenomenul de difuziune a apei prin membranele celulare este fenomenul de osmoză, pus în evidență de Dutrochet în anul 1809, cu mult înainte de a se cunoaște structura membranei celulare. In prezent sunt în studiu și alte fenomene legate de transportul apei, sub două aspecte: a) precizarea stării
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
organism în perioade de dezhidratare (în special pentru animalele care trăiesc în deșert). Fenomenul de difuziune a apei prin membranele celulare este fenomenul de osmoză, pus în evidență de Dutrochet în anul 1809, cu mult înainte de a se cunoaște structura membranei celulare. In prezent sunt în studiu și alte fenomene legate de transportul apei, sub două aspecte: a) precizarea stării apei, în special cea intracelulară, unde o parte din molecule sunt în stare liberă iar altele legate, îndeosebi la nivelul proteinelor
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
fenomene legate de transportul apei, sub două aspecte: a) precizarea stării apei, în special cea intracelulară, unde o parte din molecule sunt în stare liberă iar altele legate, îndeosebi la nivelul proteinelor b) punerea în evidență a structurilor de la nivelul membranei ce concură la transport c) existența unor pori sau canale specifice apei d) existența unor canale sau pori de transport pentru apă și unii anioni e) existența unor transpotori Tehnicile de mare precizie a măsurătorilor vor da probabil răspuns la
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cînd concentrația externă a solvitului crește ¾ transportul poate fi inhibat prin analogi structurali ai solvitului Dacă se reprezintă grafic viteza de difuzie în funcție de concentrație se obține graficul In cazul difuziei facilitate se consideră că la transport participă un constituent al membranei, cel mai adesea o proteină, care recunoaște solventul, accelerând transportul. Substanțele sunt transportate prin intermediul unor proteine specifice care se comportă ca niște enzime (se și aseamănă cu cataliza enzimatică). Fiecare proteină transportoare prezintă un loc specific de legare a substanței
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
transportată este recunoscută de transportator b) transportul propriu-zis O diagramă formală a unui model de transport facilitat este modelul “carrier”. In acest caz proteinele care se comportă ca niște transportatori mobili, (realizează transportul prin mecanismul “carrier”= transportator), fac “naveta” prin membrană. Modelul carrier al difuziei facilitate Modelul cel mai cunoscut este modelul ping pong. Etapele corespunzătoare pentru schimbările de conformație ale proteinelor au viteze diferite (de la sute la milioane de schimbări pe secundă). In multe cazuri schimbările de conformație ale transportorului
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
mai rapide decât pentru transportorul neîncărcat. II.2.3.3. Ionoforii.Valinomicina, transportator artificial Cel mai important argument pentru difuziunea facilitată o constituie ionoforii, antibiotice de origine bacteriană care, adăugate unui strat bilipidic, cresc viteza de mișcare a ionilor prin membranele dopate. Valinomicina este un transportator artificial care prezintă o afinitate mare pentru ionii de K Rb, Cs. Ionul se fixează în partea centrală a moleculei antibioticului, cei șase atomi din centrul moleculei formînd o “cușcă” în jurul ionului. Deoarece partea externă
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
este hidrofobă (deci solubilă în lipide), acest fapt îi permite trecerea prin stratul bilipidic, în interiorul celulei. Ca urmare valinomicina lucrează printr-un mecanism de solubilitate-difuzie, diferit de modelul de schimbare conformațională folosit de proteine pentru a acționa ca transportatori prin membrane. De studiul valinomicinei s-a ocupat Peter Läuger care a făcut analize cinetice ale transportului K. S-a pus în evidență faptul că valinomicina este un transportator specific pentru ionii de K preferând K cu patru ordine de mărime mai
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
transportului K. S-a pus în evidență faptul că valinomicina este un transportator specific pentru ionii de K preferând K cu patru ordine de mărime mai mult decât Na. II.2.3.4. Canale ionice Dacă ionii ar trece prin membranele celulare doar prin difuzie solubilitate, atunci viteza lor de difuzie ar fi extrem de mică. Sodiul, potasiul, calciul, protonii, ionii bicarbonat sunt toți foarte necesari celulelor și intră și ies foarte rapid din celulă. S-a găsit că fluxurile rapide de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
generat de ioni. Există o literatură bogată privind canalele ionice; din păcate însă există și numeroase aspecte care nu sunt încă elucidate. Cel mai simplu model de canal ionic este un “por” cilindric de secțiune uniformă care se extinde prin membrana celulară, selectând ionii, în principal datorită mărimii deschiderii porului. Apar însă aspecte neelucidate legate de permeabilitatea pentru ioni cu sarcini diferite și de selectivitatea față de ioni de aceeași sarcină. Schema unui canal ionic este dată în Fig. II.7 Nomenclatura
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
fost dezvoltată de Erwin Neher și Bert Sackman la mijlocul anilor 1970. Pentru metoda de cercetare “patch-clamp” acești cercetători au primit premiul Nobel pentru medicină în anul 1991. Prin această metodă se poate izola electric o parte infimă (patch=petic) din membrana celulară aplicând pe suprafața externă a unei celule o micropipetă de sticlă (patch electrod) cu diametrul vârfului de aproximativ 1µm (pentru a avea o imagine a scalei trebuie să ne gândim că însăși celula are un diametru de 2050µm). Se
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
celule o micropipetă de sticlă (patch electrod) cu diametrul vârfului de aproximativ 1µm (pentru a avea o imagine a scalei trebuie să ne gândim că însăși celula are un diametru de 2050µm). Se lucrează la microscop cu un micromanipulator. Regiunea membranei de această dimensiune conține doar unul sau câteva canale ionice. Prin aplicarea unei depresiuni la gura pipetei se poate trage o bucățică din membrană și se poate detașa această bucată din membrana însăși. Se pot măsura variații de curent corespunzătoare
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
că însăși celula are un diametru de 2050µm). Se lucrează la microscop cu un micromanipulator. Regiunea membranei de această dimensiune conține doar unul sau câteva canale ionice. Prin aplicarea unei depresiuni la gura pipetei se poate trage o bucățică din membrană și se poate detașa această bucată din membrana însăși. Se pot măsura variații de curent corespunzătoare deschiderii unui canal ionic, mai mici de 0,2 picoamperi. Prezentăm în continuare foarte succint pricipalele rezultate ale metodei de cercetare, “patch clamp”: Tehnica
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Se lucrează la microscop cu un micromanipulator. Regiunea membranei de această dimensiune conține doar unul sau câteva canale ionice. Prin aplicarea unei depresiuni la gura pipetei se poate trage o bucățică din membrană și se poate detașa această bucată din membrana însăși. Se pot măsura variații de curent corespunzătoare deschiderii unui canal ionic, mai mici de 0,2 picoamperi. Prezentăm în continuare foarte succint pricipalele rezultate ale metodei de cercetare, “patch clamp”: Tehnica “patch-clamp” dă informații despre structura canalelor ionice, funcțiile
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
faptul că se urmărește înregistrarea unor curenți de ordinul picoamperilor cu frecvențe mari, care sunt pot fi foarte ușor alterați de zgomotele electrice externe. Observație Potențialele de acțiune vor fi analizate detaliat mai târziu. II.2.4. Transportul activ prin membranele biologice Pentru funcționarea celulei vii este necesară asigurarea unei compoziții ionice diferite a citoplasmei față de interstițiu și acumularea selectivă în citoplasmă a unor precursori metabolici ca aminoacizii și monozaharidele în cantități mai mari decît ar permite echilibrul de difuzie. Aceste
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
care a descoperit că activitatea optimă a unei enzime care hidrolizează ATP la ADP și fosfat anorganic necesită prezența ionilor de Na și K. Această enzimă izolată la început la nervul de crab, a fost identificată ulterior la aproape toate membranele plasmatice din celula animală. Hans Schatzmann a arătat că enzima poate fi total sau parțial inhibată de medicamentul uabaină, găsit în semințele unei plante care este folosită pentru tratamentul inimii. Enzima a fost denumită (Na+,K+)ATP-aza. Așa cum s-a
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
este convertit de la o afinitate mare pentru substanța A la o stare de joasă afinitate și vice-versa (CC’). Această conversie este cuplată la o reacție ce necesită energie. Complexul AC ca și configurația de joasă afinitate C’ pot difuza prin membrană. Conversia se face fie de la C-C’ pe fața II, fie de la C’-C pe fața I. Acest mecanism este justificat de saturația fluxului de substanță prin membrană. Transportul activ este cuplat direct la o reacție exoenergetică constând de obicei
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]