Permeabilidade seletiva

permeabilidade seletiva é uma propriedade das membranas celulares que apenas permite que certas moléculas entrem ou saiam da célula. Isto é importante para a célula manter a sua ordem interna, independentemente das alterações ao ambiente. Por exemplo, água, íons, glicose e dióxido de carbono podem precisar ser importados ou exportados da célula, dependendo de sua atividade metabólica., Similarmente, as moléculas de sinalização podem precisar entrar na célula e as proteínas podem precisar ser liberadas na matriz extracelular. A presença de uma membrana permeável seletivamente permite que a célula exerça controle sobre o quântico, tempo e velocidade de movimento dessas moléculas.

movimento através de uma membrana permeável selectivamente pode ocorrer activa ou passivamente. Por exemplo, as moléculas de água podem mover-se passivamente através de pequenos poros na membrana. Similarmente, o dióxido de carbono liberado como um subproduto da respiração rapidamente se difunde para fora da célula. Algumas moléculas são ativamente transportadas., Por exemplo, as células do rim gastam energia para reabsorver todos os glicose, aminoácidos e vitaminas do filtrado glomerular, mesmo contra o gradiente de concentração. A falha deste processo leva à presença de glicose ou os subprodutos do metabolismo proteico na urina; um sinal de conto de diabetes.

estrutura de membranas permeáveis selectivamente

membranas celulares não são facilmente visualizadas usando microscópios de luz., Portanto, as hipóteses sobre a sua existência só surgiram no final do século XIX, quase duzentos anos após as primeiras células terem sido observadas. Em vários pontos, diferentes modelos tentaram explicar como a estrutura da membrana suporta sua função. Inicialmente, a membrana deveria ser uma simples camada lipídica demarcando o citosol da região extracelular. Posteriormente, modelos incluíram regiões semi-permeáveis tipo gel em um mar lipídico para explicar o movimento da água, mas não partículas carregadas., Posteriormente, a presença de poros foi proposta, permitindo que pequenas moléculas se movessem livremente.atualmente, diz-se que a membrana celular é feita de um bilayer fosfolípido permeável seletivamente cujos domínios hidrofílicos enfrentam os ambientes aquosos dentro e fora da célula, e os domínios hidrofóbicos se enfrentam para formar um bilayer. Esta camada lipídica é pontuada por moléculas de colesterol, glicolípidos e proteínas que estão ancoradas ou atravessam toda a membrana., Estas proteínas formam canais, poros ou portões para manter a permeabilidade seletiva de íons, moléculas sinalizadoras e macromoléculas com base nas exigências da célula.

A membrana Nuclear tem uma estrutura diferente de todas as outras membranas da célula. Tem complexos de poros nucleares-complexos multiproteínicos como cesta que são livremente permeáveis à água, mas rigorosamente mediam o transporte nuclear de macromoléculas., As importinas e as exportinas são duas classes de proteínas que estão ativamente envolvidas no transporte nuclear. Ambos são intensivos em energia e cada evento de transporte envolve a hidrólise de uma elevada ligação de fosfato de energia em um trifosfato de guanosina. A direcionalidade do movimento também precisa da presença de uma pequena molécula chamada Ran, que tem uma afinidade diferencial para seus substratos baseada em se ela está ligada ao GTP ou ao PIB.,

função de permeabilidade selectiva

a permeabilidade selectiva é crucial para criar um ambiente distintamente diferente dentro da célula em comparação com a matriz extracelular. É igualmente relevante na manutenção da integridade de várias organelas dentro da célula. Cada organela é um pequeno compartimento com uma função especializada, exigindo concentrações ideais de proteínas, moléculas pequenas e íons., Por exemplo, a respiração celular dentro de uma mitocôndria requer que as proteínas que ajudam este processo sejam importadas seletivamente para a organela, e sua química interna não deve ser afetada pelos outros processos metabólicos do citoplasma. Da mesma forma, depois que um neurônio transmite um sinal eletroquímico, ele precisa se recuperar e retornar ao seu potencial de repouso para permitir a próxima rodada de atividade excitatória. O mesmo acontece em todas as células musculares cardíacas, sempre que o coração bate., Estas mudanças rápidas e de grande escala nas propriedades electroquímicas destas células são necessárias para a sua função e necessitam da presença de uma membrana que é permeável selectivamente.a permeabilidade selectiva das membranas é particularmente importante para o transporte através da membrana nuclear em células eucarióticas. Proteínas, ácidos nucleicos e nucleótidos envolvidos na transcrição devem ser transportados seletivamente e eficientemente para o núcleo e os produtos da transcrição devem ser exportados em tempo útil., O núcleo tem um microambiente distinto em comparação com o citoplasma e mecanismos de transporte ativo estão trabalhando para manter esta distinção.as proteínas que mediam a permeabilidade selectiva

a permeabilidade selectiva é mediada por proteínas especiais que atravessam a membrana celular. Eles estão envolvidos no movimento de íons e pequenas moléculas, bem como grandes polímeros como RNA e proteínas. Este movimento pode ser passivo ou ativo – com ou sem o gasto de energia.por exemplo, os iões são transportados selectivamente por membranas permeáveis através de canais e bombas., Enquanto os canais são para o transporte passivo, bombas de iões mediam o transporte ativo primário contra um gradiente de concentração, com a hidrólise de uma ligação de fosfato de alta energia.

transporte activo também pode ser associado ao movimento de outra molécula. Isto pode ser através de uma proteína symporter – onde duas moléculas são transportadas na mesma direção – ou proteína antiporter – onde as moléculas são shunted em direções opostas., O princípio em ambos os casos é o mesmo-a energia potencial armazenada em um gradiente eletroquímico é usado para conduzir o transporte de outra molécula.o transporte activo e passivo através de membranas permeáveis selectivamente

o transporte passivo é de dois tipos – difusão livre ou difusão facilitada – e o movimento é sempre ao longo de um gradiente de concentração. A difusão livre é vista mais frequentemente no movimento de moléculas não carregadas, como dióxido de carbono ou etanol através da membrana celular, sem o envolvimento de quaisquer outras moléculas.,

difusão Facilitada requer a presença de uma outra molécula, geralmente uma proteína, que atua como um transportador e ajuda o substrato de atravessar a membrana celular. As proteínas portadoras ligam-se ao substrato de um lado da membrana e mudam de conformação para libertar o substrato do outro lado., Exemplos clássicos de difusão facilitada são o movimento do oxigênio através da ligação à hemoglobina ou o transporte de água através de poros minúsculos formados por aquaporinas.

A difusão da água podem ser observadas em nível macroscópico bem. Por exemplo, quando as sementes incham depois de serem encharcadas em água, estamos vendo o efeito geral da água entrando na célula., Da mesma forma, frutas deixadas em um ambiente seco, como uma geladeira, murchar e encolher à medida que perdem água. Muitos organismos, incluindo humanos, têm um revestimento ceroso sobre sua pele para minimizar a perda de água de suas células em um ambiente seco.o transporte transmembranar também pode ser realizado ativamente, com o gasto de energia. O transporte ativo envolve a hidrólise do grupo de fosfato terminal em ATP ou GTP para potenciar o movimento das moléculas contra o seu gradiente de concentração., Por exemplo, na maioria das células, há um grande excesso de íons de sódio no ambiente extracelular, juntamente com um excesso de íons de potássio dentro da célula. Isto é alcançado por uma enzima transmembranar chamada Na+/K+ ATPase, que catalisa o movimento de três na+ ions fora da célula, juntamente com a importação de dois K+ ions. Para cada ciclo de transporte, a enzima utiliza a energia libertada da conversão de uma molécula de ATP em ADP. Isto é chamado de transporte ativo primário, onde o movimento é Diretamente acoplado à hidrólise de uma ligação de fosfato de alta energia., Um processo semelhante é usado para bombear protões contra o seu gradiente de concentração e esta é uma parte crucial tanto da fotossíntese como da respiração celular.

gradientes de H+, Na+ E K+ iões são usados para conduzir outros processos, através do transporte ativo secundário, onde concentrações eletroquímicas diferenciais fornecem a força motriz para outros processos intensivos em energia, tais como o transporte de aminoácidos ou glicose. Por exemplo, a absorção de glucose no intestino é associada ao transporte de na+ iões., Este é um exemplo de symport, onde tanto o íon de sódio e molécula de glicose são importados para a célula. Iões de sódio também estão envolvidos no movimento de outra molécula carregada – Ca2+. O permutador de sódio-cálcio utiliza o movimento de Na+ ao longo do seu gradiente para conduzir o contra-transporte de Ca2+. Isto é particularmente importante no movimento de íons de cálcio em grandes quantidades, tais como em neurônios, células cardíacas, e para a manutenção de baixa concentração de cálcio na mitocôndria.,microscópio electrónico-um microscópio que utiliza um feixe de electrões para iluminar a amostra, obtendo uma ampliação e resolução extremamente elevadas.matriz extracelular-componente Não celular dos tecidos e órgãos compostos por água, proteínas e polissacáridos, que fornece suporte físico, biomecânico e bioquímico às células.hidrofílico-uma molécula que é atraída pela água.

Quiz

1. Qual destas proteínas está envolvida no transporte nuclear?
A. Importin
B. Exportin
C. RanGTP
D. Todas as acima

2. Qual destas moléculas se difunde livremente através de pequenos poros na membrana celular?
A. glicose
B. ATP
C. Água
D., Nenhuma das respostas acima é correta. Os poros são feitos de proteínas transmembranares chamadas aquaporinas. A Glucose é transportada através da difusão facilitada ou através do transporte activo, contra o seu gradiente de concentração. ATP é uma molécula carregada e, portanto, não pode se difundir livremente através da camada lipídica.

3. Escolha a molécula que não necessita de transporte activo para se mover através da membrana celular.
A. iões de sódio
B. dióxido de carbono
C. aminoácidos
D., Íons de potássio