Què és el transport passiu? El moviment transmembrana de diversos compostos macromoleculars, components cel·lulars, partícules supramoleculars que no poden penetrar a través dels canals de la membrana, es realitza mitjançant mecanismes especials, per exemple, utilitzant fagocitosi, pinocitosi, exocitosi, transferència a través de l'espai intercel·lular. És a dir, el moviment de substàncies a través de la membrana es pot produir mitjançant diversos mecanismes, que es divideixen segons els signes de la participació de portadors específics en ells, així com el consum d'energia. Els científics divideixen el transport de substàncies en actius i passius.
Modes de transport principals
El transport passiu és la transferència d'una substància a través d'una membrana biològica al llarg d'un gradient (osmòtic, de concentració, hidrodinàmic i altres), que no requereix consum d'energia.
El transport actiu és la transferència d'una substància a través d'una membrana biològica contra un gradient. Ones consumeix energia. Aproximadament el 30-40% de l'energia que es forma com a resultat de les reaccions metabòliques del cos humà es gasta en la implementació del transport actiu de substàncies. Si tenim en compte el funcionament dels ronyons humans, entre el 70 i el 80% de l'oxigen consumit es gasta en transport actiu.
Transport passiu de substàncies
implica la transferència de diverses substàncies a través de membranes biològiques al llarg de diversos gradients. Aquests gradients poden ser:
- gradient de potencial electroquímic;
- gradient de concentració de substàncies;
- gradient de camp elèctric;
- gradient de pressió osmòtica i altres.
El procés d'implantació del transport passiu no requereix cap consum d'energia. Pot ocórrer per difusió senzilla i facilitada. Com sabem, la difusió és un moviment caòtic de molècules d'una substància en diversos medis, que es deu a l'energia de les vibracions tèrmiques d'una substància.
Si una partícula d'una substància és elèctricament neutra, aleshores la direcció en què es produirà la difusió ve determinada per la diferència de concentració de substàncies contingudes en els medis que estan separats per la membrana. Per exemple, entre compartiments de la cèl·lula, dins i fora de la cèl·lula. Si les partícules d'una substància, els seus ions tenen una càrrega elèctrica, llavors la difusió dependrà no només de la diferència de concentració, sinó també de la magnitud de la càrrega de la substància donada, la presència i els signes de càrrega a ambdós costats de la membrana.. La magnitud del gradient electroquímicestà determinada per la suma algebraica dels gradients elèctrics i de concentració a través de la membrana.
Què proporciona el transport a través de la membrana?
El transport passiu de membrana és possible a causa de la presència de gradients de concentració de substàncies, pressió osmòtica que sorgeix entre diferents costats de la membrana cel·lular o càrrega elèctrica. Per exemple, el nivell mitjà d'ions Na+ continguts al plasma sanguini és d'uns 140 mM/l, i el seu contingut en eritròcits és unes 12 vegades més gran. Aquest gradient, expressat com a diferència de concentració, és capaç de crear una força motriu que garanteix la transferència de molècules de sodi als glòbuls vermells del plasma sanguini.
Cal tenir en compte que la velocitat d'aquesta transició és molt baixa a causa del fet que la membrana cel·lular es caracteritza per una baixa permeabilitat per als ions d'aquesta substància. Aquesta membrana té una permeabilitat molt més gran en relació als ions potassi. L'energia del metabolisme cel·lular no s'utilitza per completar el procés de difusió simple.
Taxa de difusió
El transport actiu i passiu de substàncies a través de la membrana es caracteritza per la velocitat de difusió. Es pot descriure mitjançant l'equació de Fick: dm/dt=-kSΔC/x.
En aquest cas, dm/dt és la quantitat de substància que es difon en una unitat de temps, i k és el coeficient del procés de difusió, que caracteritza la permeabilitat de la biomembrana per a la substància difusa. S és igual a l'àrea sobre la qual es produeix la difusió, i ΔC expressa la diferènciaconcentració de substàncies de diferents costats de la membrana biològica, mentre que x caracteritza la distància entre els punts de difusió.
Òbviament, aquelles substàncies que es difonen simultàniament al llarg dels gradients de concentracions i camps elèctrics es mouran més fàcilment per la membrana. Una condició important per a la difusió d'una substància a través d'una membrana són les propietats físiques de la mateixa membrana, la seva permeabilitat per a cada substància específica.
A causa del fet que la bicapa de la membrana està formada per radicals hidrocarburs de fosfolípids amb propietats hidròfobes, substàncies de naturalesa hidròfoba es difonen fàcilment per ella. En particular, això s'aplica a les substàncies que es dissolen fàcilment en lípids, com les hormones tiroïdals i esteroides, així com algunes substàncies estupefaents.
Els ions minerals i les substàncies de baix pes molecular de naturalesa hidròfila es difonen a través de canals iònics passius de membrana, que es formen a partir de molècules de proteïnes que formen canals, i de vegades a través de defectes d'empaquetament de la membrana de molècules de fosfolípids que sorgeixen a la membrana cel·lular com a resultat de la fluctuació tèrmica.
El transport passiu a través de la membrana és un procés molt interessant. Si les condicions són normals, llavors quantitats importants d'una substància poden penetrar a la membrana de la bicapa només si són no polars i tenen una mida petita. En cas contrari, la transferència es produeix a través de proteïnes portadores. Processos similars que impliquenLa proteïna transportadora no s'anomena difusió, sinó el transport d'una substància a través de la membrana.
Difusió facilitada
La difusió facilitada, com la difusió simple, es produeix al llarg del gradient de concentració d'una substància. La diferència principal és que una molècula de proteïna especial, anomenada portador, participa en el procés de transferència de substàncies.
La difusió facilitada és un tipus de transferència passiva de molècules d'una substància a través de biomembranes, realitzada al llarg d'un gradient de concentració mitjançant un transportador.
Transferir estats de proteïnes
La proteïna portadora pot estar en dos estats conformacionals. Per exemple, a l'estat A, aquesta proteïna pot tenir afinitat per la substància que transporta, els seus llocs d'unió a la substància es tornen cap a dins, de manera que es forma un porus obert a un costat de la membrana..
Un cop la proteïna s'ha unit a la substància transferida, la seva conformació canvia i passa a l'estat B. Amb aquesta transformació, el portador perd la seva afinitat per la substància. A partir de la connexió amb el portador, s'allibera i es trasllada al porus que ja està a l' altre costat de la membrana. Després de transferir la substància, la proteïna portadora torna a canviar de conformació, tornant a l'estat A. Aquest transport de la substància a través de la membrana s'anomena uniport.
Velocitat de difusió facilitada
Es poden transportar substàncies de pes molecular petit com la glucosamembrana mitjançant difusió facilitada. Aquest transport pot passar de la sang al cervell, a les cèl·lules dels espais intersticials. La velocitat de transferència de matèria amb aquest tipus de difusió pot arribar fins a 108 partícules a través del canal en un segon.
Com ja sabem, la velocitat de transport actiu i passiu de substàncies en difusió simple és proporcional a la diferència de concentracions de la substància a banda i banda de la membrana. En el cas de la difusió facilitada, aquesta velocitat augmenta en proporció a la diferència creixent de la concentració de la substància fins a un determinat valor màxim. Per sobre d'aquest valor, la taxa no augmenta, tot i que la diferència de concentracions dels diferents costats de la membrana continua augmentant. L'assoliment d'aquest punt de velocitat màxima en el procés de difusió facilitada es pot explicar pel fet que la velocitat màxima implica la implicació de totes les proteïnes portadores disponibles en el procés de transferència.
Quin altre concepte inclou el transport actiu i passiu a través de les membranes?
Difusió d'intercanvi
Aquest tipus de transport de molècules de substància a través de la membrana cel·lular es caracteritza pel fet que en l'intercanvi participen molècules d'una mateixa substància que es troben a diferents costats de la membrana biològica. Cal tenir en compte que amb aquest transport de substàncies, la concentració de molècules a ambdós costats de la membrana no canvia gens.
Un tipus de difusió d'intercanvi
Una de les varietats de difusió d'intercanvi és un intercanvi en quèuna molècula d'una substància s'intercanvia per dues o més molècules d'una altra substància. Per exemple, una de les maneres en què s'eliminen els ions de calci positius de les cèl·lules musculars llises dels bronquis i dels vasos dels miòcits contràctils del cor és el seu intercanvi per ions de sodi situats fora de la cèl·lula. En aquest cas, un ió de sodi s'intercanvia per tres ions de calci. Així, hi ha un moviment de sodi i calci a través de la membrana, que és interdependent. Aquest tipus de transport passiu a través de la membrana cel·lular s'anomena antiport. És d'aquesta manera que la cèl·lula és capaç de desfer-se dels ions de calci, presents en excés. Aquest procés és necessari perquè els miòcits i els cardiomiòcits llisos es relaxin.
Aquest article examina el transport actiu i passiu de substàncies a través de la membrana.
