biologie celulara - curs 6 -transport membranar

Download Biologie Celulara - Curs 6 -Transport Membranar

Post on 25-Oct-2015

153 views

Category:

Documents

13 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biocel

TRANSCRIPT

  • Transportul prin membraneDate generale

  • Membrana celulara

  • ContextulMembrana separa celula vie de mediul inconjurator, ne-viubariera foarte subtire = 8nm grosimeControleaza traficul in & dinspre celulapermeablitate selectivapermite unor substante sa treaca mai usor decat altorahidrofob vs hidrofil Alcatuita din fosfolipide, proteine & alte macromolecule

  • FosfolipideleCozile acizilor grasi hidrofobeGruparea fosfat din capul moleculei hidrofilaAranjate ca bistratAcid grasFosfatAaaah, unul dintre exemplele structurafunctie

  • Bistratul fosfolipidiccapete hidrofilepolarecozi hidrofobenonpolarecapete hidrofilepolare

  • Mai mult decat lipide In 1972, S.J. Singer & G. Nicholson propun ideea ca proteinele membranare sunt inserate in bistratul fosfolipidicE ca un fluid E ca un mozaicEste modelul Mozaic fluid!

  • Membrana este un amestec de proteine & alte molecule incluse in matricea fluida a bistratului lipidicFluidul extracelularColesterolCitoplasmaFosfolipide

  • Compozitia lipidica membranara variazaCompozitia lipidica afecteaza flexibilitateamembrana trebuie sa fie fluida & flexibilacam la fel de fluida ca un ulei de salata gros% de acizi grasi nesaturati in fosfolipidementine membrana mai putin vascoasautila organismelor adaptate la frig, (ca graul de iarna) creste % toamnacolesterol in membrane

  • Proteinele membranareProteinele determina functiile specifice ale membraneimembrana celulei & membranele organitelor au fiecare colectii unice de proteineProteinele membranei:Proteine periferice legate lax de suprafata membraneimarkeri de suprafata ai identitatii celulare (antigene)Proteine integrale strabat bistratul lipidic, de regula in intregime proteine transmembranareproteine de transportcanale, permeaze (pompe)

  • De ce sunt proteinele moleculele perfecte pentru a construi structuri in membrana celulara?

  • Clase de aminoaciziCe au acesti aminoacizi in comun?nonpolari & hidrofobi

  • Clase de aminoaciziCe au acesti aminoacizi in comun?polari & hidrofiliCel mai tare imi plac cei polari!

  • Domenii proteice ce ancoreaza moleculeleIn membraneaminoacizii nonpolari hidrofobi ancore proteice in membranePe suprafetele externe ale membraneloraminoacizii polarihidrofilise extind in fluidul extracelular & in citosolPolar areasof proteinNonpolar areas of protein

  • Exemplepompa protonica in bacteriicanal de apa in bacteriifunctia indeplinita prin schimbare conformationala = schimbarea formei

  • Numeroase functii ale proteinelor membranareExteriorMembrana plasmaticaInteriorTransportorReceptor celular de suprafataActivitate enzimaticaMarker de suprafatade identitate celularaAtasare la citoscheletAdeziune celulara

  • Carbohidratii membranari Rol cheie in recunoastere celula-celulaabilitatea unei celule de a distinge o celula de altaantigeneimportante in dezvoltarea tesuturilor si organelorbaza pt. respingerea celulelor straine de catre celulele sistemului imun

  • Transportul prin membrana celulara

  • Transportul prin membraneDifuziunea pasiva

  • DifuziuneaLegea a 2 a a termodinamicii guverneaza sistemele biologiceuniversul tinde spre dezordine (entropie)Difuziunemiscare de la concentratie mare scazuta

  • DifuziuneMiscare de la concentratie MARE la concentratie SCAZUTAtransport pasivnu e necesar consum de energiedifuziuneosmozamiscarea apei

  • Difuziunea prin membrana celularaMembrana celulara este granita intre interior si exteriorsepara celula de mediul sau inconjurator INAUNTRUnutrienticarbohidratiproteineaminoacizilipidesaruri, O2, H2OIN AFARAdeseuriamoniacsaruriCO2H2O produsi de sintezacelula are nevoie de materiale in & de produsi sau deseuri out INOUTPoate fi o granita impenetrabila ?NU!

  • Difuziunea prin bistratul lipidicCe molecule pot trece direct?grasimi & compusi amfifililipidsareaaH2OzaharNH3Ce molecule NU pot trece direct?molecule polareH2OioniNa, K, Ca, Cl, amoniumolecule mariamidon, proteine

  • Transportul prin membraneCanalele ionice

  • Canale prin (din) membrana celularaMembrana devine semi-permeabila cu autorul proteinelor-canal canale specifice permit unui material specific sa treaca prin membrana celularainteriorexteriorNH3H2OaaZaharioni

  • Canale de Ca, Na, K, ClSubfamilii100 M ioni/sTinta moleculara pt. medicamenteElectrofiziologie; mutageneza dirijata

  • Difuziune facilitataDifuziune prin proteine canalcanalele transfera molecule specifice prin membrana celularanu necesita energieproteina canalcanal deschis = transport rapidfacilitat = cu ajutor

  • Transportul prin membraneCanalele de apa

  • AquaporineApa trece rapid in interiorul si catre exteriorul celulelordovezi ale existentei canalelor de apa1991 | 2003Peter AgreJohn HopkinsRoderick MacKinnonRockefeller

  • Transportul apei

    Miscarea apei prin membrana celulara

  • Osmoza e difuziunea apeiApa este foarte importanta pt viata, de aceea vom examina separat transferul prin membrane al apeiDifuziunea apei de la concentratie mare apei la concentratie mica a apeiprintr-o bariera semi-permeabila

  • Concentratia apeiDirectia osmozei este determinata prin compararea concentratiilor substantelor dizolvateHipertonic mai multe substante dizolvate, mai putina apaHipotonic mai putine substante dizolvate, mai multa apaIzotonic substante dizolvate in concentratii egale, apa in concentratie egalaapamiscarea neta a apei

  • Managementul balantei de apaSupravietuirea celulara depinde de echilibrul intre aportul si pierderea apei apa proaspataechilibruapa sarata

  • Osmoza Celula (comparativ cu vasul) hipertonic sau hipotonicVasul (comparativ cu celula) hipertonic sau hipotonicIn ce directie trece fluxul de apa? in sau out .05 M.03 M

  • Managementul balantei de apaIzotoniccelula animala imersata in solutie usor usor sarata exemplu: celula sanguina in plasma sanguinaproblema: nici unanu apare o miscare neta a apeifluxuri prin membrana, egale, in ambele directiivolumul celular este stabilechilibrat

  • Transportul prin membraneDifuziunea facilitataUniport

  • SimportExemple: Na/glucozaNa/aminoacizi

  • AntiportExemple: Na/aminoacizi

  • Difuziunea facilitataNumeroase modele & mecanismesimportantiportATPATP

  • Transport activCelulele pot avea nevoie sa transporte molecule impotriva gradientului de concentratie modificarea de conformatie transporta substanta dizolvata de pe o parte pe cealalta a membranei proteina pompacostul energetic = ATPproteina-pompaschimbare conformationala ATP

  • Transportul prin membranePompele ionice

  • Glicoproteina P

  • Transferul prin membrana celularaTransport pasivDifuziune simpladifuziune a moleculelor nonpolare, hidrofobelipidemare mic (gradient de concentratie)Difuziune facilitatadifuziunea unor molecule polare, hidrofileprintr-o proteina canalmare mic (gradient de concentratie)Transport activdifuziune impotriva gradientului de concentratiemic mareutilizeaza o proteina cu functie de pompanecesita ATPATP

  • Transport - Sumardifuziunesimpladifuziune facilitatatransportactivATPTransport pasiv

  • Moleculele mari?Transfer al moleculelor in & out prin vezicule & vacuoleendocitozafagocitoza = cellular eatingpinocitoza = cellular drinkingexocitozaexocitoza

  • Transportul prin membraneExocitoza si endocitoza

  • Endocitoza fagocitozapinocitozaendocitoza mediata de receptorfuziune cu lizozomii pentru digestieproces nespecificdeclansat de un semnal molecular

  • Endocitoza

  • Transportul prin membrane Endocitoza mediata de receptori

  • Transportul prin membrane Fagocitoza ca tip particular de endocitoza mediata de receptori

  • Pinocitoza (si transcitoza)

  • Simplu, nu ??

    The carbohydrates are not inserted into the membrane -- they are too hydrophilic for that. They are attached to embedded proteins -- glycoproteins.Signal transduction - transmitting a signal from outside the cell to the cell nucleus, like receiving a hormone which triggers a receptor on the inside of the cell that then signals to the nucleus that a protein must be made.The four human blood groups (A, B, AB, and O) differ in the external carbohydrates on red blood cells.Movement from high concentration of that substance to low concentration of that substance.Donuts!Each transport protein is specific as to the substances that it will translocate (move).For example, the glucose transport protein in the liver will carry glucose from the blood to the cytoplasm, but not fructose, its structural isomer.Some transport proteins have a hydrophilic channel that certain molecules or ions can use as a tunnel through the membrane -- simply provide corridors allowing a specific molecule or ion to cross the membrane.These channel proteins allow fast transport.For example, water channel proteins, aquaporins, facilitate massive amounts of diffusion.Plants: nitrate & phosphate pumps in roots.Why?Nitrate for amino acidsPhosphate for DNA & membranesNot coincidentally these are the main constituents of fertilizerSupplying these nutrients to plantsReplenishing the soil since plants are depleting it

    Some transport proteins do not provide channels but appear to actually translocate the solute-binding site and solute across the membrane as the protein changes shape. These shape changes could be triggered by the binding and release of the transported molecule. This is model for active transport.