El transport de membrana

En aquest article trobaràs:

La bicapa lipídica de la membrana actua com una barrera que separa dos medis aquosos, el medi extracel·lular i el medi intern cel·lular. Les cèl·lules requereixen nutrients de l’exterior i han de poder eliminar substàncies de rebuig procedents del metabolisme cel·lular per mantenir el seu medi intern estable.

Recordes com és la membrana plasmàtica?

D’acord amb el model del mosaic fluid, la membrana plasmàtica és un mosaic de components – formada principalment per una bicapa de fosfolípids amb colesterol, glúcids i proteïnes (integrals i perifèriques) que es poden moure fluidament i lliurement pel pla de la membrana.

La membrana presenta una permeabilitat selectiva, ja que permet el pas de petites molècules, sempre que siguin lipòfiles, però regula el pas de molècules no lipòfiles.

  • La membrana plasmàtica és una barrera que separa l’interior de la cèl·lula del medi extracel·lular. La cèl·lula necessita mantenir un equilibri entre el seu ambient intern i extern, i per això és necessari que alguns components puguin creuar la membrana.
  • El transport de membrana es refereix al moviment de molècules i ions a través de la membrana plasmàtica. Hi ha dos tipus de transport:
    • passiu: quan no hi ha despesa d’energia)
    • actiu: requereix despesa energètica)

1. Transport passiu

És un procés de difusió de substàncies a través de la membrana. Es produeix sempre a favor de gradient, és a dir, la substància passa del medi on es troba en major concentració al medi on es troba en una concentració menor. Aquest transport no suposa una despesa d’energia per la cèl·lula.

Aquest tipus de transport inclou la difusió simple, la difusió facilitada i l’osmosi.

Difusió simple. És el pas de petites molècules a favor de gradient; pot realitzar-se a través de la bicapa lipídica o a través de canals proteics. Sense despesa d’energia per la cèl·lula.

  • Difusió simple a través de la bicapa. Les molècules que passen a través de la membrana a causa d’aquest fenomen són únicament els gasos (CO2, O2), les molècules apolars o hidrofòbiques (com hormones esteroides) i les molècules polars petites (com la glucosa, glicerina i l’etanol). La membrana permet que totes aquestes molècules es moguin a través d’ella a favor de gradient per igualar concentracions, sense gastar energia.
  • Osmosi. Quan la substància que es mou per difusió simple és l’aigua, el procés rep el nom d’OSMOSI.  Si dues solucions de concentracions diferents estan separades per una membrada semipermeable, l’aigua es mou des d’una dissolució diluïda cap a una altra més concentrada, fins que ambdues dissolucions s’igualen. 

Esquema del procés anomenat osmosi, on la substància que es mou és l’aigua

  • Si el líquid extracel·lular té una menor concentració de soluts que el líquid a l’interior de la cèl·lula, es diu que és hipotònic (hypo = per sota, més petit que) pel que fa a la cèl·lula, i el flux net d’aigua serà cap a l’interior d’aquesta. Provoca la turgència de la cèl·lula. Podria arribar a provocar el trencament de les membranes, la cèl·lula mor (s’anomena citolisi o hemolisi, en cas d’un eritròcit)
  • En el cas contrari, si el líquid extracel·lular té una major concentració que el citoplasma de la cèl·lula, es diu que és hipertònic (hyper = més gran que) pel que fa a i l’aigua sortirà de la cèl·lula a la regió de major concentració de solut. Provoca la plasmòlisi de la cèl·lula
  • En una solució isotònica (iso = igual), el líquid extracel·lular té la mateixa osmolaritat que la cèl·lula i no hi haurà cap moviment net d’aigua cap a dins o cap a fora d’aquesta.

L’osmosi de l’aigua és un fenomen biològic essencial pel metabolisme cel·lular dels éssers vius.

Font Viquipèdia

Difusió facilitada. Proteïnes de la membrana faciliten el transport, a favor de gradient i sense cost d’energia.

  • A través de canals. Es realitza mitjançant les anomenades proteïnes-canal. Les proteïnes-canal són proteïnes amb un orifici o canal intern que permet el pas de substàncies altament lipòfobes. Així entren ions com el Na+, K+, Ca2+, Cl
  • A través de proteïnes transportadores: El transport es du a terme mitjançant proteïnes que canvien la seva configuració quan s’uneix determinat solut, permetent que la substància traspassi la membrana. Aquestes proteïnes reben el nom de proteïnes transportadores o permeases. Així entra la glucosa, aminoàcids, i altres.

Difusió facilitada per proteïnes. Font Viquipèdia

En resum: sense despesa energètica la cèl·lula pot realitzar:

  • La difusió simple: les molècules petites i no polars es mouen a través de la membrana d’acord amb el seu gradient de concentració.
  • La difusió facilitada: quan les molècules més grans i polars es mouen a través de proteïnes de transport que les ajuden a creuar la membrana.
  • L’osmosi: moviment d’aigua a través de la membrana per equilibrar la concentració de soluts.

2. Transport actiu

El transport actiu és un procés biològic fonamental que permet a les cèl·lules moure substàncies a través de les membranes en contra d’un gradient de concentració, des d’una àrea de baixa concentració fins a una àrea d’alta concentració, amb despesa d’energia.

El transport actiu es realitza amb la intervenció de proteïnes especialitzades conegudes com a bombes  o transportadors de membrana. Aquestes proteïnes funcionen utilitzant energia, generalment en forma de trifosfat d’adenosina (ATP), per moure ions, petites molècules i, de vegades, macromolècules a través de la membrana cel·lular. 

Hi ha dos tipus principals de transport actiu: el transport actiu primari i el transport actiu secundari.

  • El transport actiu primari implica l’ús directe d’ATP per al transport de substàncies. Un exemple clau d’això és la bomba de sodi-potassi (Na+/K+-ATPasa)
  • El transport actiu secundari, també conegut com a cotransport o transport acoblat, no utilitza ATP directament. Aquest procés aprofita el gradient electroquímic creat per una bomba de transport actiu primari per moure una altra substància en contra del gradient de concentració. Un exemple de transport actiu secundari és el transportador de sodi-glucosa, que utilitza el gradient de sodi generat per la bomba de sodi-potassi per transportar la glucosa a l’interior de les cèl·lules. 

L’energia es pot obtenir de diferents fonts: de la llum, de reaccions d’òxid-reducció o de la hidròlisi de l’ATP, que és el més freqüent.

La bomba de Na+/K+.

Requereix una proteïna transmembranosa que bomba Na+ cap a l’exterior de la membrana i K+ cap a l’interior. Aquesta proteïna actua contra el gradient gràcies a la seva activitat com a ATPasa, ja que trenca l’ATP per aconseguir l’energia necessària per al transport. Per aquest mecanisme, es bomba 3 Na+ cap a l’exterior i 2 K+ cap a l’interior de la cèl·lula, amb la hidròlisi acoblada d’ATP. El transport actiu de Na+ i K+ té una gran importància fisiològica. De fet, totes les cèl·lules animals gasten més del 30% de l’ATP que produeixen (i les cèl·lules nervioses més del 70%) per bombar aquests ions.

Bomba de Sodi-Potassi. Font Viquipèdia

El transport de glucosa pot ser passiu o actiu.

El transport passiu de glucosa es produeix a través de proteïnes transportadores especialitzades, anomenades GLUTs, que permeten el pas de la glucosa a través de la membrana plasmàtica en funció del gradient de concentració. En aquest cas, la glucosa travessa la membrana sense gastar energia, simplement es mou per equilibrar la seva concentració a banda i banda de la membrana.

D’altra banda, el transport actiu de glucosa es produeix a través de proteïnes transportadores especialitzades que consumeixen energia per transportar la glucosa contra el seu gradient de concentració, com ara el transportador de glucosa SGLT1. Aquest mecanisme de transport consumeix energia en forma d’ATP (adenosina trifosfat), que es necessita per moure la glucosa contra el seu gradient de concentració a través de la membrana.

Per tant, la glucosa pot travessar la membrana plasmàtica sense gastar energia a través del transport passiu per proteïnes transportadores especialitzades, o bé gastant energia en el cas del transport actiu a través de proteïnes transportadores especialitzades que consumeixen ATP.

Transport de molècules d’elevada massa molecular:

Per al transport d’aquest tipus de molècules hi ha tres mecanismes principals: endocitosi, exocitosi transcitosi.

  • Endocitosi: És el procés pel qual la cèl·lula capta partícules del medi extern mitjançant una invaginació de la membrana en la qual s’engloba la partícula a ingerir. Es produeix l’estrangulació de la invaginació originant-se una vesícula que tanca el material ingerit. Segons la naturalesa de les partícules englobades, es distingeixen diversos tipus d’endocitosi.
  • Exocitosi. És el mecanisme pel qual les macromolècules contingudes en vesícules citoplasmàtiques són transportades des de l’interior cel·lular fins a la membrana plasmàtica, per ser abocades al medi extracel·lular. Això requereix que la membrana de la vesícula i la membrana plasmàtica es fusionin perquè pugui ser abocat el contingut de la vesícula al medi. Mitjançant aquest mecanisme, les cèl·lules són capaços d’eliminar substàncies sintetitzades per la cèl·lula, o bé substàncies de rebuig.

Endocitosi i exocitosi

En tota cèl·lula hi ha un equilibri entre l’exocitosi i l’endocitosi, per mantenir la membrana plasmàtica i que quedi assegurat el manteniment del volum cel·lular.

  • Transcitosi. És el conjunt de fenòmens que permeten a una substància travessar tot el citoplasma cel·lular des d’un pol a l’altre de la cèl·lula. Implica el doble procés endocitosi-exocitosi.

És propi de cèl·lules endotelials que constitueixen els capil·lars sanguinis, transportant-així les substàncies des del medi sanguini fins als teixits que envolten els capil·lars.

Més informació sobre transport de membranes:

Membrana plasmática: estructura y transporte de la membrana

Atlas de citologia: transport membrana

 

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà Els camps necessaris estan marcats amb *