Transporturi prin Membrane

Membranele biologice

Se găsesc la orice formă a vieţii, definiţia lor cuprinzătoare a fost dată de F. Siekevitz şi G. Palade, după care “membrana biologică este un complex molecular, care mărgineşte frontiera unui anumit teritoriu cellular”

Se disting mai multe categorii de membrane celulare:

• Membrana citoplasmatică (plasmalema, membrama plasmatică): separă conţinutul celulei de mediul înconjurător, permite trecerea substanţelor în exteriorul celulei şi invers. La plantele se găsesc lângă membrane încă o “graniţă”, acesta fiind peretea celulară.

• Membranele organitelor celulare: se găseşte în interiorul celulei, ei separă organele cellulare, ca şi nucleul, aparatul Golgi, reticulul endoplasmatic, lizozomii, mitocondrii etc.

• Membranele speciale: sunt membrane cu caracter bine definit; se găsesc de exemplu la celula Schwann, membranul fiind numit “teaca de mielină”, el înconjoară axonii neuronilor şi funcţionează ca un izolator electric.

Membrana citoplasmatică: se găseşte la orice tip de celule, alcătuind o graniţă, între interiorul şi exteriorul celulei.

Se compun din proteine, lipide, glucide, ioni şi apă, în diferite proporţii. Deoarece resturile gluidice sânt ataşate proteinelor sau lipidelor în membrană şi nu există date analitice asupra conţinutului în ioni şi apă, se consideră că membranele au o structură lipoproteică. Lipidele din membranele celulare se prezintă sub formă de fosfolipide, glicolipide şi colesterol. Structurile lipidelor din membrane sânt foarte diferite, ceea ce este comun tuturor lipidelor este faptul că acesteia sânt molecule amfifile (amfitapice), adică au o parte hidrofilă şi o parte hidrofobă.

Funcţia cel mai important al membranei citoplasmatice este permeabilitatea, care asigură transportul selectiv de substanţe între celule şi mediun extracelular, cu păstrarea concentraţiei normale de substanţe intracelulare (homeostazia).

În funcţie de mărimea particulelor transportate, există două categorii de transport transmembranar:

a) Microtransport: particule mici (ioni, micromolecule, apă)

b) Macrotransport: particule mari, închise în vezicule membranare, procesul fiind denumit şi endocitoză; dacă particulele sunt picături de lichid, procesul se numeşte pinocitoză, iar dacă particulle sunt solide, fenomenul este numit fagocitoză.

Microtransportul cuprinde două tipuri de transport, în funcţie de mecanismele energetice caracteristice: transport pasiv, care nu necesită energie şi transportul activ, care consumă energie intrenă a celulei.

Tipuri de transport prin biomembrane

Transportul pasiv

Se poate realiza în organism prin trei tipuri de mecanisme: difuzia simplă, difuzia simplă mediană de peptide şi difuzia facilitată. Principala cauză care generează transport pasiv este neomogenitatea compoziţională de-o parte şi de alta a membranei. Diferenţele de concentraţie masică sau electrică pe cele două feţe ale membranelor biologice determină deplasarea particulelor în sensul scăderii gradienţilor echilibrării concentraţiilor. Pentru a se atinge un echilibru, un număr de particule vor trece de la sine din mediul mai concentrat în mediul mai puţin concentrat. În cazul acestor tipuri de transport nu se consumă energie internă.

Difuziunea simplă apare la substaţele liposolubile, care pot străbate cu uşurinţă stratul bilipidic.

La acest tip de difuzie trebiue luat în calcul existenţa a două interfeţe pe care particulele le străbat şi anume mediu extracelular-exteriorul stratului şi mediu intracelular-interiorul stratului.

Gradientul de concentraţie sau potenţialul chimic, asigură moleculelor energia necesară dentru a se deplasa către compartimentul în care concentraţia lor este mai mică, deci în sensul gradientului de concentraţie.

Expresia energiei imprimate de gradientul de concentraţie este:

Ec = RT ln , în care c1 şi c2 sânt concentraţiile substanţelor de o parte şi de alta a membranei.

O altă forţă pasivă este gradientul de potenţial electric. Această forţă apare datorită faptului că membrana celulară desparte compartimente în care se găsesc ioni, pentru care membrana este permeabilă.

Energia iprimată de gradientul de potenţial electric este: Ee = n*F*Em, unde n este valenţa ionului, F este numărul lui Faraday şi Em reprezintă diferenţa de potenţial între compartimentul intra şi extracelular.

Suma celor doi ecuaţii ( Ece=Ec+Ee= R T ln + n F Em ) ne dă potenţialul electrochimic. Fiecare ion se deplasează până la echilibru, adică până Ece = 0. De aici rezultă ecuaţia lui Nerst, care ne arată diferenţa de potenţial între două compartimente, ce conţin concentraţii diferite ale aceluiaşi ion:

Em =