Características semipermeáveis ​​das membranas, transporte, funções

As Membranas semipermeáveis, Também chamados de "seletivamente permeável", são membranas que permitem a passagem de algumas substâncias, mas impedem a passagem de outros através delas. Essas membranas podem ser naturais ou sintéticas.

As membranas naturais são as membranas de todas as células vivas, embora sintéticas, que podem ser naturais (celulose) ou não, são aquelas que são sintetizadas para usos diferentes.

Representação esquemática de uma membrana semipermeável (fonte: Adam Rędzikowski [CC0] via Wikimedia Commons)

Um exemplo da utilidade das membranas semipermeáveis ​​artificiais ou sintéticas são aquelas usadas para dispositivos de diálise renal, ou aqueles usados ​​para filtrar misturas na indústria ou em diferentes processos químicos.

A passagem de substâncias através de uma membrana semipermeável ocorre por vários mecanismos. Nas membranas celulares e sintéticas. Também pode acontecer que as substâncias entrem por difusão se dissolvendo na membrana.

Nas células vivas, a passagem de substâncias através das membranas pode ocorrer através de transportadores agindo a favor ou contra os gradientes de concentração de substâncias. Um gradiente, neste caso, é a diferença na concentração existente para uma substância em ambos os lados de uma membrana.

Todas as células terrestres têm membranas, elas protegem e separam seus componentes internos do ambiente externo. Sem membranas, não há células sem células, não há vida.

Como essas membranas são o exemplo mais comum de membranas semipermeáveis, a partir de agora, ênfase especial neles será feita.

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Caracteristicas

Os primeiros estudos para elucidar os componentes das membranas biológicas foram feitas usando glóbulos vermelhos. Nesses estudos, a presença de uma dupla camada foi demonstrada formando as membranas e depois foi descoberto que os componentes dessas camadas eram lipídios e proteínas.

Todas.

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A matriz lipídica das membranas celulares é formada por ácidos graxos saturados e insaturados; O último dá alguma fluência à membrana.

Os lipídios estão dispostos de tal maneira que formam um bilay diante de um com o outro no centro da estrutura.

Os fosfolipídios são os lipídios mais abundantes entre os que compõem as membranas biológicas. Entre eles estão fosfatidilcolina, fosfatidilinositol, fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina.

Exemplo de membrana biológica semipermeável (Fonte: Ladyofhats [domínio público] via Wikimedia Commons)

Entre as membranas lipídicas, também existem colesterol e glucolipídios, todos com propriedades anfipáticas.

As proteínas semipermeáveis ​​da membrana são de vários tipos (algumas delas podem ter atividade enzimática):

(1) aqueles que formam canais de íons ou poros

(2) proteínas transportadoras

(3) proteínas que unem uma região celular com outra e permitem que os tecidos se formem

(4) recebendo proteínas que são acopladas a cachoeiras intracelulares e

Transporte

Em uma membrana biológica semipermeável, o transporte pode ser por difusão simples, difusão facilitada, cotransport, transporte ativo e transporte ativo secundário.

Transporte de difusão simples

Nesse tipo de transporte, a energia que move as substâncias através da membrana é a diferença de concentração que existe para as substâncias de ambos os lados da membrana.

Assim, as substâncias passam mais → menos, ou seja, do local onde estão mais concentradas no local onde estão menos concentradas.

A difusão pode ocorrer porque a substância é diluída na membrana ou passa por poros ou canais. Os poros ou canais são de dois tipos: aqueles que são sempre abertos e aqueles que se abrem e fecham, ou seja, estão temporariamente abertos.

Os poros que estão temporariamente abertos, por sua vez, podem ser (1) tensão dependente, ou seja, eles abrem em resposta a uma determinada tensão e (2) dependente do ligante, que deve se juntar a algum produto químico específico para abrir.

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Transporte de difusão facilitada

Nesse caso, um transportador transfere a substância que será transportada de um lado da membrana. Esses transportadores são proteínas membranais que podem estar permanentemente na membrana ou em vesículas que derretem quando precisam.

Esses transportadores também funcionam a favor dos gradientes de concentração das substâncias que transportam.

Esses tipos de transporte não requerem consumo de energia e, portanto, são chamados de transporte passivo, pois ocorrem em favor de um gradiente de concentração.

Cotransporte

Outro tipo de transporte passivo através de membranas semipermeáveis ​​é o cotransporte tão chamado. Nesse caso, o gradiente de concentração de uma substância para o transporte concomitante de outro contra seu gradiente é usado.

Esse tipo de transporte pode ser de duas maneiras: o Simport, onde as duas substâncias são transportadas na mesma direção, e o anti -te, no qual uma substância é transportada em um sentido e a outra na direção oposta.

Transporte de membranal ativo

Estes requerem energia e aqueles conhecidos ATP, para que sejam chamados Atasas. Esses transportadores com atividade enzimática hidrolyz ATP para obter a energia necessária para o movimento de substâncias contra seu gradiente de concentração.

Três tipos de atasas são conhecidos:

Bombas Na+/K+ e Bombas de Cálcio (Atasas Cálcio). Eles têm uma estrutura formada por uma subunidade α e outra ß incorporada dentro da membrana.

Atasas V e Atasas F, que têm uma forma de haste característica composta por várias subunidades e uma cabeça que gira em torno das subunidades STEM.

Atasas V serve para bombear hidrogenões contra gradiente de concentração, estômago e lisossomos, por exemplo. Em algumas vesículas, como o dopaminérgico, existem bombas de hidrogênio desse tipo que bombeam H+ nas vesículas.

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ATPASSES F Aproveite o gradiente H+ para que eles cubram sua estrutura e pegue o ADP e o P e o ATP, ou seja, em vez de hidrolisando o ATP sintetizou. Estes são encontrados nas membranas das mitocôndrias.

Transporte ativo secundário

É o transporte que, usando o gradiente eletroquímico gerado por uma Atasa, arrasta -se contra outra substância. Ou seja, o transporte da segunda substância contra seu gradiente de concentração não está diretamente acoplado ao uso de ATP pela molécula de transporte.

Funções

Nas células vivas, a presença de membranas semipermeáveis ​​permite manter dentro das concentrações internas de substâncias completamente diferentes nas concentrações das mesmas substâncias no ambiente extracelular.

No entanto, apesar dessas diferenças de concentração e de que, para certas substâncias, existem canais ou poros abertos, essas moléculas não escapam ou entram, a menos que certas condições sejam necessárias ou alteradas.

A razão para esse fenômeno é que existe um equilíbrio eletroquímico que faz com que as diferenças de concentração através das membranas compensem com o gradiente elétrico gerado pelos íons difusíveis e isso ocorre porque, dentro das células, algumas substâncias não podem sair.

Referências

1. Alberts, b., Dennis, b., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m.,... Walter, P. (2004). Biologia celular essencial. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberts, k., & Walter, P. (2008). Biologia da célula molecular (5ª ed.). Nova York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
3. Berne, r., & Levy, M. (1990). Fisiologia. Mosby; Edição internacional de ed.
4. Fox, s. Yo. (2006). Fisiologia humana (9ª ed.). Nova York, EUA: McGraw-Hill Press.
5. Luckey, m. (2008). Membrana estrutural da biologia: com fundações bioquímicas e biofísicas. Cambridge University Press.