Transportul prin membranele biologice

Transportul prin membranele biologice.

Transportul transmembranar consta in transportul uni sau bidirectionala a substantelor prin membrana biologica.

Microtransport: ioni , apa, molecule mici

Macrotransport : macromolecule

Proprietati:

Permeabilitatea selectiva: anumite substante pot trece bistratul lipidic usor (gaze simple N, CO, O) etanolul , H2O, si ureea chiar in anumite conditii--------

Doar ajutate de proteine pot trece : ATP, glucoza, aminoacizii.

Microtransportul.

Clasificarea fenomenenlor de microtransport.

Activ- prin struct macromolec pompei ionice (Na, K, CO, N, glucide)

Pasiv:

Difuzie simpla- prin canale ionice- slectiv (Na, K, Ca)

Difuzie facilitata- prin matricea lipidica

-transportoare difuzabile

-formatoare de pori

- prin membrana

Sisteme de transport

1. uniport (transporta o substanta)
2. cotransport (transporta 2 substante simultan)

simport - ambele in aceeasi directie

antiport- in directii opuse

transport pasiv- fara ATP

se face in sensul gradientului de concentratie

Moleculele reprezentate de ADN sau proteine pot strabate direct membranele celulare fara a se forma vezicule. Astfel de procese se intilnesc la microorganismele bacteriene in cursul procesului de "transformare genetica" in care moleculele de ADN trec atit prin peretele celular cit si prin plasmalema.

Exista o serie de compusi, macromolecule care sunt eliminate prin procesul de secretie de la nivelul celulei astfel incit procesul de transport a moleculei din exterior spre interior cit si de eliminare a unor macromolecule care au devenit toxine bacteriene au un mecanism propriu ce poarta denumirea de macrotransport deoarece este specific pentru macromolecule.

NB: a se vedea mecanismele de transport in sinteza A. Ardelean, M. Tripsa.

Transportul macromoleculelor presupune si introducerea termenului de permeatie prin membranele biologice, indiferent daca acestea se realizeaza cu sau fara consum de energetic. In cazul moleculelor sau a unor ansamble moleculare in bloc, care grupeaza toate proteinele de transport, transportul bidrectional se realizeaza prin consum energetic.

Trasnsportul prin vezicule:

Endocitoza

Exocitoza

Transocitoza

Sunt procese de transport prin membranele biologice care se realizeaza de regula sub forma de vezicule sau "in masa" deoarece cuprinde si blocuri sau agregate macromoleculare.

Exocitoza: se realizeaza la nivelul citosolului in interiorul celulei prin fuziunea unor celule de secretie din citosol prin a caror fuziune se formeaza o granula de    secretie- aceasta granula de secretie prin curenti specifici citoplasmei sau citosolului adera de membrana celulara si sunt eliminate in exteriorul celulei- procesul este foarte frecvent la nivelul sinapselor cand veziculele sinaptice care contin mediatori chimici sub forma de adrenalina, fuzioneaza cu membrana plasmatica terminala si varsa mediatorul chimic in spatiul sinaptic, de aici aceasta ajunge in membrana post sinaptica si determina depolarizarea membranei. Tot un proces de exocitoza se intilneste si in mecanismul de secretie celulara (vezi capitolul secretie celulara). Citoza este un proces de "indepartare a unor substante macromoleculare in vezicule fie din interior in exterior fie din exterior in interior.

endocitoza este procesul de transportare al moleculelor spre interiorul citosolului care se realizeaza dupa natura substantei ce patrunde in celula in fagocitoza si pinocitoza. (prin fagocitoza- patrund particule solide, prin pinocitoza- particule lichide). In ambele situatii de endocitoza materialele patrund in celula inglobate sub forma unor vezicule si dau nastere in interiorul celulei la nivelul citosolului, unor structuri denumite endozom care se diferentiaza in raport de natura substantei in fagozomi sau pinozomi. Aceasta structura noua permite contopirea endosomilor la nivelul celulelor cu un lizozom primar si formarea unei noi structuri tot de natura veziculara denumita lizozomi secundari in care materia incorporata este digerata si produsii de digestie in general toxici se depoziteaza in citosol. (functiile lizozomilor se vor analiza la capitolul lizozomi).

Procesul prin care particulele solide mari sunt ingerate sau fagocitate printr-un proces de fagocitoza prin celule specializate denumite fagocite.

Fagocitoza ca proces medical:

Fagocitoza joaca un rol important in procesul de aparare al organismului, pe aceasta cale fiind inglobate si apoi distruse bacteriile, parazitii, substantele straine patrunse in organism, resturi celulare, celule degenerate, inbatrinite si chiar celule maligne.

Celulele specializate denumite fagocite sunt de 2 tipuri:

Macrofage si neutrofile (locul lor de formare se afla in celula precursoare din maduva osoasa apoi circula in singe citeva zile, dupa care trec din vase in tesuturi, unde exista infectie celulara si isi exercita functia fagocitara.

Fagocitele sunt cunoscuti si sub denumirea de histocite. Totalitatea fagocitelor formeaza in organismul uman un sistem fagocitar aflat sun control nervos si sub control umoral, a secretiei endocrine. Acest sistem are in componenta sa, celule mobile circulante care se pot deplasa prin vasele de singe fiind atrase de anumiti receptori si find reprezentate in special prin celule neutrofile dar si componente cu o putere de deplasare mai mica reprezentate de macrofage, care sunt perzente in splina, ganglioni limfatici. In ficat sunt celulele Kupffer in vasele sanguine, in pleura si peritoneu.

Aplicatii medicale ale procesului de fagocitoza:

functia de baza este de indepartarea celulelor batrine deoareace macrofagele fagociteaza 10¹¹ din globulele rosii uzate in fiecare zi.

functia de aparare a organismului care se realizeaza impreuna cu sistemul reticular- histocitul sau reticula- endotelial prin inglobarea nucleilor prin fagocit si distrugerea ulterioara prin celule specializate denumeite ribozomi prin care organismul elimina infectiile. Acest lucru este necesar deoarece antibioticele nu omoara bicrobii ci impiedica inmultirea lor.

In acest proces de distrugere, fagocitele si neutrofilele aflate atrase de semnale chemotactice se ataseaza de obicei de peretii vaselor sanguine, la nivelul carora prin venulele post capilare se deplaseaza la locul infectiei si produc neutralizarea proceselor infectioase. In esenta procesul de fagocitoza cuprinde urmatoarele etape:

chemotactismul: este miscarea dirijata a fagocitelor spre locul infectiei, in acest proces un loc important il au proteinele serice, dintre care mentionam:

calicreina (o molecula semnal al infectiei)

molecula serica denumita complement- formate din 11 proteine serice

proteinele denumite linfokine- eliberate de catre limfocit, care prin sistemul nervos central declanseaza procesul de chemotaxie sau chemotactism

functia fagocitelor se bazeaza pe existenta receptorilor aflati in membranele vaselor sanguine care prezita liganzi (structuri specializate de ancorare a fagocitelor) iar pt celulele senesante (?) functia fiind indeplinita de catre anumite grupuri glucidice. Relatia dinter fagocite si celulele bacteriene ce produc infectii se realizeaza si prin acidul sialic un produs care permite pregatirea fagocitelor pt distrugerea -------- fiind necesara modificarea suprafetei bacteriilor pentru fagocitoza, proces denumit opsonizare.

Procesul de emitere de catre fagocite a unui prelungire denumite pseudopode prin procesul de inglobare, ce consta in inglobarea particulelor si inchiderea bacteriilor infectioase intr-o vezicula de fagocitoza denumita fagozom si de secretie a unor substante care distrug focarul de infectie prin digestia bacteriilor, inrtucit are loc o fuziune la nivelul fagozomului cu un lizozom primar si formarea unui fagolizozom- care e un lizozom secundar. Cercetari recente au pus in evidenta dupa forma fagozomului existenta unei oxidaze care ajuta in fagocitare in membrana fagozomului si care catalizeaza reactii din interior, formind anionul O₂^- , anionul de superoxid generat in interiorul fagozomului si care este convertit ulterior si se descompune intr-un radical liber de hidroxid si de oxigen (singleg) care are o reactivitate extraordinara- emite substante toxice care omoara microbii.

Aplicatii medicale:

Lipsa oxidazei si a oxigenului singet este o boala genetica care genereaza focare de infectie prin aparitia unor focare cu ------------- denumite granulomeri de unde si denumirea bolii: boala cronica granulomatoasa.---------- leucocitele nu pot distruge microbii care patrund in permanenta in organism si pe care un organism normal ii distruge usor.

Pinocitoza.

Proces indeplinit de receptori (endocit in faza constitutiva, prin care in celula se introduc mari cantitati de macromolecule in solutie, proces cu rol in reciclarea membranelor.

Pinocitoza dependenta de receptori sau endocit mediata de receptori sau adsortiva.

In acest proces de pinocitoza intervin o serie de proteine serice care poarta numele de claritine care se asociaza cu 3 polipeptide si dau nastere unui structuri speciale TRIKELION.

Aceasta stuctura de proteine da nastere unor structuri denumite receptori care au rol in procesul de endocitoza si pinocitoza celulara.

Aplicatii medicale: in procesul de pinocitoza exista o evolutie cand are loc realizarea acestui proces prin intermediul unor receptori ce au capacitatea de a capta colesterolul, deoarece majoritatea colesterolului este transportata in singe sub forma unor complexe denumite lipoproteine cu densitate mica (LDL) care au rol si in reglarea cantitatii de colesterol din singe.

La persoanele cu o boala genetica in care se produc receptori pentru LDL anormal adica receptori care nu se pot lega de LDL sau nu se pot deplasa, sintetizeaza colesterol in cantitati foarte mari aparind boala hipercolesterinemie , ceea ce determina formarea de placi aterosclerotice in peretele vascular si prin aceasta bolnavii mor precoce    prin infart miocardic, prezenta bolii e destul de mare, se transmite ereditar.