Fenomene de transport prinmembrana celular

Structura i funciile membranei celulare

Modaliti de transport membranar

Receptori i traductori de informaie n

membranele biologice

Membrana celular (5-7 nm)

ansamblu de structuri supramoleculare aflatla periferia celulei care separ mediulcelular de interstiial;

separ i organitele celulare de citoplasm;

este semipermeabil;

este selectiv.

Structura membranei celulare modelul mozaiculuimozaicului fluid fluid proteolipidicproteolipidic al

lui Nicholson i Singer (1972)

Bistrat lipidic Proteine Glicoproteine

MicrodomeniiMicrodomenii lipidicelipidice

(lipid rafts)(lipid rafts)

Moleculelelipidice

Sunt amfifile Dubl legtur

cis nesaturat kink

Bistratul lipidic fosfolipide (fosfatidilcolina, sfingomielina,

fosfatidilserina, fosfatidilinositol, fosfaditiletanolamina)

glicolipide colesterol

Rol major: formarea matricii pentru fixarea proteinelor

Bistratul lipidic format prezint fluiditate

Colesterolul

imobilizeazaparial gruprile hidrocarbonate

din cozile fosfolipidelor,

avnd ca efect scderea fluiditii biomembranelor

n funcie de concentraia fosfolipidelor n ap, se pot realiza trei tipuri de structuri

monostrat (concentraii mici) lipidele sunt surfactani

micele (concentraii mari) bistraturi (concentraii foarte

mari) miezul lipidic fiind hidrofob este exclus

din faza apoas, iar bistraturile lipidice se nchid spontan formnd vezicule stabile.

Experimentul Gorter i Grender, 1925

Proteinele membranare elementele active ale membranei

Fenomene de transport

Micarea coordonat

Cataliza enzimatic

Transductia semnalelor

Imunoprotecie

Recunoaterea celul-celul

Suport mecanic

Proteinele membranare intrinseci (integrale) extrinseci (periferice)

Proteinele membranarepot executa micri de:

difuzie lateral rotaie

Fluiditatea membranelor biologice depinde i de cantitatea de colesterol din membran

Unele antibiotice formatoare de canal (Nystatinul) opereaz numai n membrane ce conin colesterol,

Colesterolul descrete permeabilitatea biomembranelor pentru moleculele biosolubile mici, conducnd la creterea stabilitii mecanice a bistratului lipidic.

Membrana se sprijin pe un citoschelet(proteinefibrilare)

Membrane artificiale: lipozomii bistratele lipidice

BLMSSM

Funciile membranei celulare

menine caracteristicile diferite ale compartimentelor pe care le separ;

transportul unor molecule, ioni, macromolecule, complexesupramoleculare;

traducere i transfer de informaie;

implicare n funciile celulare.

Modaliti detransport membranar

Macrotransport

Microtransport

MacrotransportFagocitozaFagocitozaPinocitozaPinocitoza

EndocitoEndocitozaza Transcitoza

ExocitozaExocitoza

Microtransport

PasivActiv

Transportul pasiv

are loc n sensul gradientuluielectrochimic sau de presiune

fr consum de energie metabolic

spre echilibrul termodinamic

Transportul pasiv

W > 0 ionii tind s prseasc celula W < 0 ionii tind s ptrund n celul W = 0 transportul nceteaz la echilibru ecuaia Nernst:

( )exinex

inexin VVzFc

cRTWWW +== ln

in

exexin c

czFRTVVE ln==

Modaliti de transport pasiv

Difuzia simpl

Difuzia facilitat

Difuzia prin canale i pori

Difuzia simpl se produce prin

dizolvareadizolvarea specieimoleculare transportaten membran

depinde de coeficientulde partiie .

conform legii lui Fick: P = D/

Ce particule pot strbate membrana prin difuzie simpl?

Ioni?

Macroioni?

Macromolecule?

Molecule hidrofobe nepolare?

Ce particule pot strbate membrana prin difuzie simpl?

Difuzia facilitat moleculele hidrofile mari i unii

ioni se face prin utilizarea unor

molecule transportoare acioneaz n sensul gradientului

electrochimic se bazeaz pe proprietatea

transportorului de a se puteagsi n dou striconformaionale

poate fi inhibat inhibiie competitiv inhibiie necompetitiv

Trecerea substanelor neliposolubile

Difuzie prin pori i canale ionice

Difuzia prin poriPori structuri neselective, conteaz doar diametrul particulei

Canalele ionice proteine specializate care strbat bistratul

permit trecerea unor substane care nu suntliposolubile

permit trecerea ionilor n ambele sensuri, preponderent n sensul gradientului electro-chimic

suntsunt structuristructuriselectiveselective

specia transportat (S1) se leag de proteina canal (E), formnd un complex enzim-substrat (ES)

funcionarea:

ecuaia Michaelis-Menten

2121 SEESSE kk ++

Deschiderea i nchiderea canalului -comandat printr-un mecanism specific:

modificarea electric - potenialuluimembranar

chimic

alte mecanisme

transportul prin canale poate fi inhibat cu ajutorul unor blocani specifici (toxine)

parametru electric al canalului:

conductana (G) = 1/Rconductana (G) = 1/R[G]SI = 1 S (Siemens)

ionofori

Membrana celular poate fi traversat prin transport pasiv de

ctre

1. molecule mici hidrofobe - difuzie simpl

2. ioni - canale i difuzie facilitat

3. molecule hidrofile mari - difuzie facilitat

4. ap difuzie simpl, osmoz, porine

CanaleTransportori au o vitez mult

mai mare de transport a ionilor

au o specificitate maimare dect canalele

sunt n numr mult maimare dect canalele

pot participa i la transportul activsecundar

Transportul activ

form de transport care necesit energiemetabolic - cuplare energetic imediat

se realizeaz n sensul invers gradientuluide potenial electrochimic

Transport activ

primar

secundar

Transportul activ primar

Se realizeaz cu ajutorul pompelor ionice membranare

De obicei, folosete energia rezultat din hidroliza ATP

Stabilete un gradient de concentraie

Poate fi saturat

hidroliza ATP furnizeaz energia care permitetranslocarea a 3 ioni de Na+ n exterior 2 ioni de K+ n interior

este electrogenic asigur osmolaritatea pe feele membranei

MMecanismulecanismul de transport al Na+,K+- ATP-azei

Transportul activ secundar ptrunderea speciilor transportate ntr-un

compartiment mpotriva gradientului lorelectrochimic

asociere cu molecule care se deplaseaznormal conform propriului lor gradient de concentraie

gradientul este meninut prin transport activprimar

Transport activ secundar

simport (co-transport)

antiport(contra-transport)

Antiportul de 3Na+/Ca2+menine sczut concentraiaionilor de calciu n interiorul

celulelor

Simportul glucoza Na+ din celulele mucoasei intestinale

Transport activ

Receptori i traductori de informaie

Receptorul structur macromolecular din membrana celular

are capacitatea: de a recunoate o molecul semnal din mediul

extracelular, numit mesager prim de a interaciona cu ea rapid i reversibil

n urma interaciei, celula poate sintetiza o alt

molecul semnal mesager secunddeclaneaz rspunsul celular specific.

Mesageri primi mediatorii chimici hormonii antigenii medicamentele drogurile

Mesageri secunzi

acidul adenozin monofosforic ciclic (c-AMP)

acidul guanozin monofosforic ciclic (c-GMP)

diacil glicerolul (DAG)

inozitol trifosfatul (InosP3)

Etapele semnalizriiintercelulare

Legarea receptor ligand

Transducia semnalului

Rspunsul celular

Modificri a activitii celulare la nivelul metabolismului sau la nivelul expresiei genelor

Clasificarea semnalelor Endocrine

Hormoni produi n glandele endocrine

Paracrine Sunt generate de celule i acioneaz

local n vecintate De contact

Necesit contactul intercelular Nervoase

Se transmit de-a lungul axonilor ctre celulele int

Receptori membranari

Ionotropi

Metabotropi

Receptorii ionotropi o zon receptoarereceptoare - se leag

mesagerul prim; o zon efectoareefectoare - comunic

senzorului canalului comanda de deschidere sau nchidere a porii;

afecteaz direct activitatea celulei prin deschiderea nemijlocit a unor canale ionice.

Receptorul nicotinic de acetilcolinacetilcolin

Receptori metabotropi

pot determina sinteza mesagerilor secunzi

pot fi protein kinaze sau pot activa o protein kinaz

Mesagerii secunzi sintetizai activeaz o protein kinaz citoplasmatic:

modificarea metabolic a celulei duce la deschiderea sau nchiderea unui canal

ionic ori poate modifica o alt activitate a celulei

Receptorul de insulin

Structura Mozaic fluid proteolipidic (Nicholson &

Singer) Structur activ cu rol dinamic

Funciile membranei celulare Transport de specii moleculare

Pasiv (difuzie simpl, facilitat, canale i pori) Activ (primar, secundar)

Transfer i traducere de informaie Receptori i traductori de informaie

n membranele biologice

Fenomene de transport prin membrana celularMembrana celular (5-7 nm)Structura membranei celularen funcie de concentraia fosfolipidelor n ap, se pot realiza trei tipuri de structuriProteinele membranare elementele active ale membraneiModaliti de transport membranarMicrotransportTransportul pasivTransportul pasivModaliti de transport pasivDifuzia simplCe particule pot strbate membrana prin difuzie simpl?Ce particule pot strbate membrana prin difuzie simpl?Difuzia facilitatDifuzie prin pori i canale ioniceDifuzia prin poriPori structuri neselective, conteaz doar diametrul particuleiCanalele ioniceDeschiderea i nchiderea canalului - comandat printr-un mecanism specific:Membrana celular poate fi traversat prin transport pasiv de ctreCanaleTransportul activTransport activTransportul activ primarMecanismul de transport al Na+,K+- ATP-azeiTransportul activ secundarTransport activ secundarSimportul glucoza Na+ din celulele mucoasei intestinaleTransport activReceptori i traductori de informaieMesageri primiMesageri secunziEtapele semnalizrii intercelulareClasificarea semnalelorReceptori membranariReceptorii ionotropiReceptorul nicotinic de acetilcolinReceptori metabotropiMesagerii secunzi sintetizai activeaz o protein kinaz citoplasmatic:Receptorul de insulin