Fenomene de Transport prin Membrana Celulară

Structura membranei celulare.

Membrana (7,5 nm) - ansamblu de structuri supramoleculare aflat la periferia celulei (sau a organitelor celulare) care separă mediul intern de cel extern (celular de interstiţial) şi care îndeplineste diferite funcţii legate în special de procese metabolice fundamentale. Membranele vii au proprietăţile de semipermeabilitate şi selectivitate. Datorită acestor proprietăţi ele nu reprezintă simple bariere care separă 2 medii cu proprietăţi diferite, ci structuri active care asigură:

- transportul unor molecule, ioni, macromolecule, complexe supramoleculare, dintr-o parte în alta a ei;

- traducere şi transfer de informaţie adusă de diferiţi stimuli (mecanici, electrici, electromagnetici, chimici, termici etc.) prin receptorii specifici pe care îi conţine;

- interconversia diferitelor forme de energie, prin enzimele sau complexele enzimatice pe care le conţine.

Actualmente se acceptă că, în general, structura membranei celulare este cea descrisă de modelul mozaicului fluid proteolipidic al lui Nicholson şi Singer (1972). Conform acesui model, membrana este formată dintr-un bistrat lipidic, în care sunt înserate proteine şi glicoproteine (fig.)

Bistratul lipidic este constituit în special din fosfolipide (fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol etc.) dar sunt prezente şi sfingolipide, glicolipide şi colesterol.

Lipidele membranare sunt:

- Fosfogliceride (fosfolipide)(compuse din acizi graşi, glicerol, fosfat, alcool)(au un cap polar şi două cozi hidrofobe) – reprezintă constituentul major al bistratului lipidic membranar Capetele polare pot fi : acid fosfatidic- PA, fosfatidilglicerol – PG, fosfatidiletanolamina – PE, fosfatidilcolina - PC, fosfatidilserina – PS, fosfatidilinositol – PI.

- Sfingolipide (glicosfingolipide – GS-capul polar conţine zaharuri, sfingomieline- SM- au capete polare fosforilcolina sau fosfoetanolamine)) (sfingozina – înlocuieşte glicerolul şi un lanţ hidrofob din cazul fosfogliceridelor)

- Colesterol

- Glicolipide

Insule de colesterol cu sfingilipide formează faze separate – rafturi lipdice- mai ordonate, conţin proteine transmembranare şi proteine periferice pe partea extracelulară. Se află pe monostratul extracelular.

Moleculele lipidice sunt amfifile. Ele au un cap polar (extremitate polară) şi o extremitate hidrofobă (două lanţuri de hidrocarburi - cozi hidrofobe). Moleculele de acest tip se organizează spontan, pe baza principiului de minimizare a energiei potenţiale, astfel încât cozile lor hidrofobe să evite contactul cu apa. Ele realizează:

-structuri micelare

- bistraturi (vezicule membranare sau membrane plane)(fig.)

În acest fel, între cozile hidrofobe iau naştere legături hidrofobe, iar capetele polare sunt expuse mediului apos. Bistratul lipidic este o structură dinamică, prezentând fluiditate: moleculele lipidice execută mişcări de translaţie şi rotaţie. De exemplu:

-translaţie în stratul în care se află (difuzie laterală)

- rotaţie în jurul propriei axe

- basculare dintr-un monostrat în celălalt

- flexie (îndoire) (fig.)

Proteinele membranare, în funcţie de modul în care se înserează în membrane sunt:

a) - proteine intrinseci (integrale) - traversează membrana celulară o dată (glicoforina) sau de mai multe ori (exemplu - proteinele transportoare, pompe ionice constituite din mai multe  -helixuri, enzime, receptori, canale ionice)

b)- proteine extrinseci (periferice) - pătrund în membrană pe o anumită distanţă, pe una din cele două feţe, sau sunt ataşate la suprafaţa membranei (receptorii membranari, proteine cu rol imunologic etc.). Ele pot participa la reacţii enzimatice şi semnalizare celulară, intră în componenţa scheletului membranar de la suprafaţa citoplasmatică a celulei, asigură legătura cu citoscheletul). Membrana celulară se sprijină pe un citoschelet alcătuit din proteine fibrilare.