Caratteristiche di membrane semipermeabili, trasporto, funzioni

IL Membrane semipermeabili, Chiamati anche "selettivamente permeabili", sono membrane che consentono il passaggio di alcune sostanze, ma impediscono il passaggio degli altri attraverso di loro. Queste membrane possono essere naturali o sintetiche.

Le membrane naturali sono le membrane di tutte le cellule viventi, mentre sintetiche, che possono essere naturali (cellulosa) o no, sono quelle che sono sintetizzate per usi diversi.

Rappresentazione schematica di una membrana semipermeabile (Fonte: Adam Rędzikowski [CC0] tramite Wikimedia Commons)

Un esempio dell'utilità delle membrane semipermeabili artificiali o sintetiche sono quelli usati per i dispositivi di dialisi renale o quelle utilizzate per filtrare le miscele nel settore o in diversi processi chimici.

Il passaggio delle sostanze attraverso una membrana semipermeabile si verifica con vari meccanismi. Nelle membrane cellulari e sintetiche. Può anche succedere che le sostanze entrano per diffusione che si dissolve nella membrana.

Nelle cellule viventi, il passaggio delle sostanze attraverso le membrane può verificarsi attraverso i trasportatori che agiscono a favore o contro i gradienti di concentrazione di sostanze. Un gradiente, in questo caso, è la differenza nella concentrazione esistente per una sostanza su entrambi i lati di una membrana.

Tutte le cellule terrestri hanno membrane, proteggono e separano i loro componenti interni dall'ambiente esterno. Senza membrane non ci sono cellule senza cellule non c'è vita.

Poiché queste membrane sono l'esempio più comune di membrane semipermeabili, da ora in poi, verrà fatta un'enfasi speciale su questi.

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Caratteristiche

I primi studi per chiarire i componenti delle membrane biologiche sono stati realizzati usando i globuli rossi. In questi studi la presenza di un doppio strato è stata dimostrata formando le membrane e quindi è stato scoperto che i componenti di questi strati erano lipidi e proteine.

Tutte le membrane biologiche sono formate da una doppia matrice lipidica che ha "incorporato" diversi tipi di proteine.

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La matrice lipidica delle membrane cellulari è formata da acidi grassi saturi e insaturi; Quest'ultimo dà un po 'di fluidità alla membrana.

I lipidi sono disposti in modo tale da formare un bilay di fronte all'altro al centro della struttura.

I fosfolipidi sono i lipidi più abbondanti tra quelli che compongono le membrane biologiche. Tra questi ci sono fosfatidilcolina, fosfatidilinositolo, fosfatidiletanolamina e fosfatidilserina.

Esempio di membrana biologica semipermeabile (fonte: Ladyofhats [dominio pubblico] via Wikimedia Commons)

Tra i membranali lipidici ci sono anche colesterolo e glucolipidi, tutti con proprietà anfipatiche.

Le proteine ​​di membrana semipermeabili sono di vari tipi (alcune di queste possono avere attività enzimatica):

(1) quelli che formano canali ioni o pori

(2) proteine ​​del trasportatore

(3) proteine ​​che uniscono una regione cellulare con un'altra e consentono ai tessuti di formarsi

(4) ricevere proteine ​​accoppiate a cascate intracellulari e

Trasporto

In una membrana biologica semipermeabile, il trasporto può essere per diffusione semplice, diffusione facilitata, cotransport, trasporto attivo e trasporto attivo secondario.

Semplice trasporto di diffusione

In questo tipo di trasporto, l'energia che sposta le sostanze attraverso la membrana è la differenza di concentrazione che esiste per quelle sostanze su entrambi i lati della membrana.

Pertanto, le sostanze passano più → meno, cioè dal sito in cui sono più concentrate al sito in cui sono meno concentrate.

La diffusione può verificarsi perché la sostanza è diluita nella membrana o passa attraverso pori o canali. I pori o i canali sono di due tipi: quelli che sono sempre aperti e quelli che si aprono e si chiudono, cioè sono temporaneamente aperti.

I pori che sono temporaneamente aperti a loro volta possono essere (1) tensione dipendente, cioè aperti in risposta a una certa tensione e (2) ligando dipendente, che devono unirsi a una sostanza chimica specifica per aprire.

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Trasporto di diffusione facilitato

In questo caso, un trasportatore trasferisce la sostanza che verrà trasportata da un lato della membrana. Questi trasportatori sono proteine ​​membraneli che possono essere permanentemente nella membrana o nelle vescicole che si sciolgono quando hanno bisogno.

Questi trasportatori lavorano anche a favore dei gradienti di concentrazione delle sostanze che trasportano.

Questi tipi di trasporto non richiedono il consumo di energia e quindi sono chiamati trasporti passivi, poiché si verificano a favore di un gradiente di concentrazione.

Cotransporte

Un altro tipo di trasporto passivo attraverso membrane semipermeabili è la cotrasporta così chiamata. In questo caso, viene utilizzato il gradiente di concentrazione di una sostanza per il trasporto concomitante di un altro contro il suo gradiente.

Questo tipo di trasporto può essere in due modi: il Simport, in cui le due sostanze vengono trasportate nella stessa direzione, e l'antiport, in cui una sostanza viene trasportata in un senso e l'altra nella direzione opposta.

Trasporto membrana attivo

Questi richiedono energia e quelli noti utilizzano ATP, quindi sono chiamati Atasas. Questi trasportatori con attività enzimatica idrolizzate ATP per ottenere l'energia richiesta per il movimento delle sostanze dal loro gradiente di concentrazione.

Sono noti tre tipi di atasas:

Bombe Na+/K+ e pompe di calcio (calcio di Atasas). Questi hanno una struttura formata da una subunità α e un'altra ß incorporata all'interno della membrana.

Atasas V e Atasas F, che hanno una forma di stelo caratteristica composta da diverse subunità e una testa che ruota attorno alle subunità dello stelo.

Gli atasas V servono a pompare idrogenioni contro il gradiente di concentrazione, lo stomaco e i lisosomi, ad esempio. In alcune vescicole come il dopaminergico, ci sono pompe idrogeno di questo tipo che pompa H+ nelle vescicole.

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Atpasss f sfrutta il gradiente H+ in modo che coprano la loro struttura e prendano l'ADP e l'ATP di P e forma, cioè invece di idrolizzarsi l'ATP sintetizzato. Questi si trovano nelle membrane dei mitocondri.

Trasporto attivo secondario

È quel trasporto che, utilizzando il gradiente elettrochimico generato da un ATASA, si trascina contro un'altra sostanza. Cioè, il trasporto della seconda sostanza contro il suo gradiente di concentrazione non è direttamente accoppiato all'uso di ATP da parte della molecola di trasporto.

Funzioni

Nelle cellule viventi, la presenza di membrane semipermeabili consente di mantenere all'interno delle concentrazioni interne di sostanze completamente diverse alle concentrazioni delle stesse sostanze nell'ambiente extracellulare.

Tuttavia, nonostante queste differenze di concentrazione e che per determinate sostanze ci sono canali o pori aperti, queste molecole non sfuggono o entrano, a meno che non siano necessarie o modificate determinate condizioni.

Il motivo di questo fenomeno è che esiste un equilibrio elettrochimico che fa compensare le differenze di concentrazione attraverso le membrane.

Riferimenti

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