Conţinut
- Definiția gradientului și concentrației (biologie)
- Membrana celulară
- Difuziune pasivă
- Receptori ai canalului ionic
- Proteine purtătoare
O celulă are multe îndatoriri de îndeplinit. Una dintre cele mai importante funcții ale sale este menținerea unui mediu sănătos în interiorul celulei. Aceasta necesită controlul concentrațiilor intracelulare ale diferitelor molecule, cum ar fi ioni, gaze dizolvate și biochimice.
Un gradient de concentrație este o diferență în concentrația unei substanțe într-o regiune. În microbiologie, membrana celulară creează gradienți de concentrație.
Definiția gradientului și concentrației (biologie)
Înainte de a înțelege modul în care funcționează gradienții de concentrație în microbiologie, trebuie să înțelegem gradul și definiția concentrației (biologie).
A "concentraţie"se referă la cantitatea unui material (numit de obicei solut) care se găsește de obicei într-o soluție. Deci, de exemplu, dacă aveți o anumită cantitate de zahăr în citosolul unei celule, zahărul ar fi solutul și citosolul (unde este zahărul) este denumit "solvent" în soluția pe care o fac împreună. Concentrația de zahăr ar însemna cantitatea de zahăr găsită în citosolul acelei celule.
A "gradient de concentrație"înseamnă pur și simplu că există o diferență de concentrații în două locuri diferite. De exemplu, puteți avea multe molecule de zahăr în interiorul unei celule și foarte puține în afara celulei. Acesta ar fi un exemplu de gradient de concentrație.
Atunci când se formează un gradient de concentrație, moleculele vor să curgă din zone cu concentrație mare până la concentrație scăzută pentru a diminua sau a scăpa de gradient. Cu toate acestea, uneori sunt necesare gradații pentru structura / funcționarea celulelor. Continuând cu exemplul de zahăr, celula dorește să păstreze zahărul în celulă pentru utilizare, în loc să îi permită să iasă din celulă.
Membrana celulară
O membrană celulară este compusă din dublu strat de fosfolipide, care sunt molecule care conțin un cap de fosfat și două cozi lipidice. Aceasta se numește bicapa fosfolipidică. Capetele se aliniază de-a lungul limitelor interioare și exterioare ale membranei, în timp ce cozile umplu spațiul între ele.
Membrana celulară are permeabilitate selectivă - cozile împiedică difuzarea moleculelor mari sau încărcate prin membrana celulară, în timp ce moleculele mici și solubile în grăsimi se pot strecura. Permeabilitatea selectivă poate crea gradienți de concentrare în întreaga membrană, care necesită proteine speciale transmembranare care să depășească, permițând totuși să se difuzeze moleculele solubile necesare și mici și fără grăsimi, fără a folosi energia.
Difuziune pasivă
Molecule mici, nepolare, pot difuza printr-o membrană celulară pe baza gradientului de concentrație a moleculei. O moleculă nepolară are o încărcătură electrică relativ uniformă și neutră în tot.
De exemplu, oxigenul este nepolar și se difuzează liber în întreaga membrană celulară. Celulele sanguine transportă moleculele de oxigen în spațiile care înconjoară celulele, creând o concentrație relativ mare de O2. O celulă metabolizează continuu oxigenul, creând un gradient de concentrare între interiorul și exteriorul celulei. O2 difuză prin membrană din cauza acestui gradient.
Apa și dioxidul de carbon, deși polare, sunt suficient de mici pentru a difuza prin membrana celulară neasistată.
Receptori ai canalului ionic
Un ion este un atom sau o moleculă cu un număr diferit de protoni și electroni - poartă o sarcină electrică. Anumiti ioni, inclusiv cei de sodiu, potasiu si calciu, sunt importanti pentru functionarea normala a unei celule. Lipidele resping ionii, dar membrana celulară este piperată cu proteine numite receptorii canalului ionic care ajută la controlul concentrațiilor de ioni din interiorul celulei.
Pompa de sodiu-potasiu folosește molecula de energie a celulei, adenozina trifosfat (ATP), pentru a depăși gradientul de concentrație, permițând mișcarea de sodiu din celulă și potasiu în celulă. Alte pompe se bazează pe forțele electrodinamice, mai degrabă decât pe ATP, pentru a transporta ioni de-a lungul membranei.
Proteine purtătoare
Moleculele mari nu pot difuza prin lipidele din membrana celulară. Proteinele purtătoare din membrană furnizează serviciul de feribot, utilizând oricare transport activ sau difuziunea facilitată.
Transport activ necesită celula să utilizeze ATP pentru a muta molecula mare împotriva gradientului de concentrație. Receptorii din proteinele de transport activ se leagă de un anumit pasager, iar ATP permite proteinei să-și transfere pasagerul pe membrană.
Difuziune facilitată nu are nevoie de energie biochimică din celulă. Transportatorii care utilizează difuzia facilitată acționează ca portari care se deschid și se închid pe baza concentrației și a gradienților electrici.