1,624 matches
-
între diferite compartimente celulare. Organele specializate pentru schimbul prin difuzie sunt: branhiile și plămânii la animale și frunzele la vegetale. La animalele inferioare chiar toată suprafața tegumentului este adaptată la schimbul prin difuzie. In aceste situații nu este vorba de difuzie liberă, ci prin membrane. I.7. OSMOZA Membranele nu sunt la fel de permeabile pentru toate substanțele, ci sunt selectiv permeabile. O membrană permeabilă pentru solvent dar impermeabilă pentru solvit se numește semipermeabilă. Membranele biologice sunt permeabile nu numai pentru solvent ci
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
pentru toate substanțele, ci sunt selectiv permeabile. O membrană permeabilă pentru solvent dar impermeabilă pentru solvit se numește semipermeabilă. Membranele biologice sunt permeabile nu numai pentru solvent ci și pentru substanțe cu moleculă mică. Fenomenul de osmoză este fenomenul de difuzie printr-o membrană semipermeabilă. Fie două soluții de concentrații diferite despărțite printr-o membrană semipermeabilă, ca în Fig.I.25 Osmometru Dacă în vasul A se pune o soluție concentrată iar în vasul B o soluție mai puțin concentrată, atunci
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
să crească foarte mult, ceeace face să scadă fenomenul de reabsorbție Presiunea osmotică este responsabilă și de eliminarea deșeurilor ce rezultă ca produse ale catabolimului. Celulele iau hrana din lichidul interstițial dar tot acolo elimină și deșeurile. Deșeurile trec prin difuzie în plasma sanguină de unde sunt eliminate cu ajutorul organelor excretoare: rinichi, plămâni, intestin. Deșeul cel mai important al catabolismului este dioxidul de carbon (CO2) care este eliminat prin plămâni. Intestinul excretă Ca, Mg, Fe etc., iar pielea elimină apa cu NaCl
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
integritatea celulei datorită fenomenelor de transport, active și pasive, care au loc prin ea. Funcțiile membranei se împart în trei mari categorii: a) rol de frontieră fizică; ea păstrează și menține o compoziție chimică diferită în interior față de exterior, datorită difuziei selective. b) reprezintă locul unde au loc reacții chimice, locul unor funcții de bază, din care o mare parte a reacțiilor de conversie a energiei. c) proteinele constituie receptori în cadrul comunicării intercelulare (de exemplu teaca de mielină constituie un izolator
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
decât în lichidul interstițial. Datorită diferenței de concentrație, ionii difuzează prin membrană tinzînd spre o egalizare a concentrațiilor. Ionii de Na și Cl tind să difuzeze în interiorul celulei, iar ionii de K și cei organici, spre exteriorul acesteia. Viteza de difuzie depinde atît de concentrația ionilor cît și de permeabilitatea membranei pentru acesti ioni. In stare de repaos membrana este impermeabilă pentru anionii organici, are permeabilitate mică pentru ionii de Na și prezintă permeabilitate mare pentru ionii de K și Cl.
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
încărcate ♦ transport activ - care se face împotriva gradientului de concentrație cu aport energetic din exterior (cu consum de ATP). Transportul activ poate fi transport activ primar transport activ secundar translocație de grup Microtransferul pasiv se poate face pe următoarele căi: difuzie simplă prin dublu strat lipidic difuzie facilitată canale ionice Macrotransferul se realizează prin: ♦ transport direct al macromoleculelor ♦ transport prin vezicule Transportul prin vezicule, la rândul lui poate fi: endocitoză, transportul are loc spre interiorul celulei care este : a)fagocitoză b
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
împotriva gradientului de concentrație cu aport energetic din exterior (cu consum de ATP). Transportul activ poate fi transport activ primar transport activ secundar translocație de grup Microtransferul pasiv se poate face pe următoarele căi: difuzie simplă prin dublu strat lipidic difuzie facilitată canale ionice Macrotransferul se realizează prin: ♦ transport direct al macromoleculelor ♦ transport prin vezicule Transportul prin vezicule, la rândul lui poate fi: endocitoză, transportul are loc spre interiorul celulei care este : a)fagocitoză b)pinocitoză-dependentă de receptori -independentă de receptori
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 proporțională cu
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 proporțională cu solubilitatea acestora în lipide. Difuziunea simplă este guvernată de legea lui Fick (care a fost
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de legea lui Fick (care a fost studiată în capitolul “Fenomene moleculare în lichide”). Cantitatea de substanță transportată variază liniar cu diferența de concentrație. La începutul anilor 1900, Albert Einstein a arătat că există o relație simplă între coeficientul de difuzie D, al unei substanțe și timpul t necesar pentru difuzia la o distanță medie d, într-un mediu fluid: Dt2d 2 = Pentru a difuza prin celula intestinului, care este de circa 10µm, glucoza are nevoie de 0,08 secunde. Pentru
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Fenomene moleculare în lichide”). Cantitatea de substanță transportată variază liniar cu diferența de concentrație. La începutul anilor 1900, Albert Einstein a arătat că există o relație simplă între coeficientul de difuzie D, al unei substanțe și timpul t necesar pentru difuzia la o distanță medie d, într-un mediu fluid: Dt2d 2 = Pentru a difuza prin celula intestinului, care este de circa 10µm, glucoza are nevoie de 0,08 secunde. Pentru celulele protozoarelor, care au lungime foarte mari, timpii de difuzie
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
difuzia la o distanță medie d, într-un mediu fluid: Dt2d 2 = Pentru a difuza prin celula intestinului, care este de circa 10µm, glucoza are nevoie de 0,08 secunde. Pentru celulele protozoarelor, care au lungime foarte mari, timpii de difuzie devin mari astfel încât, datorită constrângerilor difuziei, se ajunge la o limitare a mărimii celulelor biologice Pentru moleculele mici hidrofile și pentru apă această explicație a suscitat numeroase controverse. Difuziunea apei este mult mai intensă decît a oricărei substanțe. De aceea
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
într-un mediu fluid: Dt2d 2 = Pentru a difuza prin celula intestinului, care este de circa 10µm, glucoza are nevoie de 0,08 secunde. Pentru celulele protozoarelor, care au lungime foarte mari, timpii de difuzie devin mari astfel încât, datorită constrângerilor difuziei, se ajunge la o limitare a mărimii celulelor biologice Pentru moleculele mici hidrofile și pentru apă această explicație a suscitat numeroase controverse. Difuziunea apei este mult mai intensă decît a oricărei substanțe. De aceea sa admis că în acest caz
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
poată explica. II.2.3.2. Difuziunea facilitată Ca și în cazul difuziunii simple, difuziunea facilitată conduce doar la un transport de solvit în sensul gradientului de concentrație. Pentru anumite substanțe transportul prezintă trăsături incompatibile cu difuziunea simplă și anume: ¾ difuzia are loc mult mai rapid decît în difuzia simplă (chiar de 100.000de ori) ¾ viteza de difuzie prezintă saturație cînd concentrația externă a solvitului crește ¾ transportul poate fi inhibat prin analogi structurali ai solvitului Dacă se reprezintă grafic viteza de
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
Ca și în cazul difuziunii simple, difuziunea facilitată conduce doar la un transport de solvit în sensul gradientului de concentrație. Pentru anumite substanțe transportul prezintă trăsături incompatibile cu difuziunea simplă și anume: ¾ difuzia are loc mult mai rapid decît în difuzia simplă (chiar de 100.000de ori) ¾ viteza de difuzie prezintă saturație 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
doar la un transport de solvit în sensul gradientului de concentrație. Pentru anumite substanțe transportul prezintă trăsături incompatibile cu difuziunea simplă și anume: ¾ difuzia are loc mult mai rapid decît în difuzia simplă (chiar de 100.000de ori) ¾ viteza de difuzie prezintă saturație 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
are loc mult mai rapid decît în difuzia simplă (chiar de 100.000de ori) ¾ viteza de difuzie prezintă saturație 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
simplă (chiar de 100.000de ori) ¾ viteza de difuzie prezintă saturație 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
de legare sunt ocupate, viteza de transport ajunge la o valoare maximă, caracteristică fiecărui transportor, ceea ce explică saturația. Extinderea și detaliile cunoașterii transportorilor de glucoză din celulele organismului animal au permis să se formuleze unele ipoteze privind transportul facilitat. Mecanismul difuziei facilitate comportă două etape: a) substanța 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
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 încărcat sunt mai rapide
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 ioni trec prin canale
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
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 ioni trec prin canale care sunt molecule proteice. Canalele ionice
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
enzimelor: energie redusă pentru transportul substanțelor și pot fi blocate. Difuziunea prin canalele ionice se deosebește de cea facilitată deși și aceasta este mediată tot de proteine care ”facilitează” transportul. Viteza de transport este mult mai mare decît în cazul difuziei facilitate și, în plus, nu există saturație (după cum se observă din Fig.II.5). Transportorii de tipul valinomocinei pot transporta circa 10 ioni/s în timp ce prin canale pot trece circa 10 ioni/s. 7 Studiul canalelor s-a făcut folosind
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]
-
cercetare, “patch clamp”: Tehnica “patch-clamp” dă informații despre structura canalelor ionice, funcțiile lor și interacțiunea acestora cu alte proteine. Acest tip de experimente dau informații asupra procesului de transport prin canalele ionice în scopul elaborării unui model fizic adecvat pentru difuzia ionilor prin porul proteinei. Tehnica “patch-clamp” dă informații importante legate de probabilitatea de deschidere a unui canal în anumite condiții. Pe baza unor programe de calcul se poate evalua timpul cât un canal ionic este deschis pentru trecerea ionilor. Raportul
BIOFIZICA by Servilia Oancea () [Corola-publishinghouse/Science/533_a_1006]