Trasporto? Il movimento transmembrana di vari composti macromolecolari, componenti cellulari, particelle supramolecolari che non sono in grado di penetrare attraverso i canali nella membrana, viene effettuato attraverso meccanismi speciali, ad esempio utilizzando fagocitosi, pinocitosi, esocitosi, trasferimento attraverso lo spazio intercellulare. Cioè, il movimento delle sostanze attraverso la membrana può avvenire utilizzando vari meccanismi, che sono suddivisi in base ai segni della partecipazione di specifici vettori in essi, nonché al consumo di energia. Gli scienziati dividono il trasporto di sostanze in attivo e passivo.

Principali modalità di trasporto

Il trasporto passivo è il trasferimento di una sostanza attraverso una membrana biologica lungo un gradiente (osmotico, di concentrazione, idrodinamico e altri), che non richiede consumo di energia.

Rappresenta il trasferimento di una sostanza attraverso una membrana biologica contro un gradiente. Questo consuma energia. Circa il 30-40% dell'energia che si forma a seguito delle reazioni metaboliche nel corpo umano viene spesa per l'implementazione del trasporto attivo di sostanze. Se consideriamo il funzionamento dei reni umani, circa il 70-80% dell'ossigeno consumato viene speso per il trasporto attivo.

Trasporto passivo di sostanze

implica il trasferimento di varie sostanze attraverso le membrane biologiche in vari modi:

• gradiente di potenziale elettrochimico;
• gradiente di concentrazione della sostanza;
• gradiente di campo elettrico;
• gradiente di pressione osmotica e altri.

Il processo di implementazione del trasporto passivo non richiede alcun consumo di energia. Può avvenire per diffusione facilitata e semplice. Come sappiamo, la diffusione è un movimento caotico di molecole di una sostanza in vari mezzi, dovuto all'energia delle vibrazioni termiche di una sostanza.

Se una particella di una sostanza è elettricamente neutra, la direzione in cui avverrà la diffusione è determinata dalla differenza nella concentrazione delle sostanze contenute nel mezzo che sono separate dalla membrana. Ad esempio, tra i compartimenti della cella, all'interno e all'esterno della cella. Se le particelle di una sostanza, i suoi ioni, hanno una carica elettrica, la diffusione dipenderà non solo dalla differenza di concentrazione, ma anche dall'entità della carica della sostanza data, dalla presenza e dai segni di carica su entrambi i lati della membrana . L'entità del gradiente elettrochimico è determinata dalla somma algebrica dei gradienti elettrici e di concentrazione attraverso la membrana.

Cosa fornisce il trasporto attraverso la membrana?

Il trasporto passivo della membrana è possibile a causa della presenza di una sostanza, della pressione osmotica che si verifica tra i diversi lati della membrana cellulare o di una carica elettrica. Ad esempio, il livello medio di ioni Na+ contenuti nel plasma sanguigno è di circa 140 mM/l, e il suo contenuto negli eritrociti è circa 12 volte superiore. Tale gradiente, espresso come differenza di concentrazione, è in grado di creare una forza motrice che assicura il trasferimento di molecole di sodio agli eritrociti dal plasma sanguigno.

Va notato che la velocità di tale transizione è molto bassa a causa del fatto che la membrana cellulare è caratterizzata da una bassa permeabilità per gli ioni di questa sostanza. Questa membrana ha una permeabilità molto maggiore rispetto agli ioni di potassio. L'energia del metabolismo cellulare non viene utilizzata per completare il processo di semplice diffusione.

Tasso di diffusione

Il trasporto attivo e passivo di sostanze attraverso la membrana è caratterizzato dalla velocità di diffusione. Può essere descritto usando l'equazione di Fick: dm/dt=-kSΔC/x.

In questo caso, dm/dt è la quantità di sostanza che diffonde in un'unità di tempo, e k è il coefficiente del processo di diffusione, che caratterizza la permeabilità della biomembrana per la sostanza diffondente. S è uguale all'area su cui avviene la diffusione, e ΔC esprime la differenza nella concentrazione di sostanze su diversi lati della membrana biologica, mentre x caratterizza la distanza che esiste tra i punti di diffusione.

Ovviamente, quelle sostanze che diffondono simultaneamente lungo i gradienti di concentrazione e campi elettrici si sposteranno più facilmente attraverso la membrana. Una condizione importante per la diffusione di una sostanza attraverso una membrana sono le proprietà fisiche della membrana stessa, la sua permeabilità per ciascuna sostanza specifica.

A causa del fatto che il doppio strato della membrana è formato da radicali idrocarburici di fosfolipidi di natura, si diffondono facilmente attraverso di esso. In particolare, questo vale per le sostanze che si dissolvono facilmente nei lipidi, come gli ormoni tiroidei e steroidei, nonché alcune sostanze stupefacenti.

Gli ioni minerali e le sostanze a basso peso molecolare che sono di natura idrofila si diffondono attraverso i canali ionici della membrana passiva, che sono formati da molecole proteiche che formano il canale, e talvolta attraverso difetti di impaccamento della membrana di molecole fosfolipidiche che sorgono nella membrana cellulare come risultato della fluttuazione termica .

Il trasporto passivo attraverso la membrana è un processo molto interessante. Se le condizioni sono normali, quantità significative di una sostanza possono penetrare nella membrana a doppio strato solo se sono apolari e di piccole dimensioni. In caso contrario, il trasferimento avviene tramite proteine ​​di trasporto. Tali processi che coinvolgono una proteina portatrice non sono chiamati diffusione, ma il trasporto di una sostanza attraverso la membrana.

Diffusione facilitata

La diffusione facilitata, come la diffusione semplice, avviene lungo il gradiente di concentrazione di una sostanza. La differenza principale è che una speciale molecola proteica, chiamata vettore, prende parte al processo di trasferimento della sostanza.

La diffusione facilitata è un tipo di trasferimento passivo di molecole di sostanze attraverso biomembrane, effettuato lungo un gradiente di concentrazione con l'ausilio di un trasportatore.

Stati delle proteine ​​portatrici

La proteina trasportatrice può trovarsi in due stati conformazionali. Ad esempio, nello stato A, una data proteina può avere un'affinità per la sostanza che trasporta, i suoi siti di legame per la sostanza sono rivolti verso l'interno, formando così un poro aperto su un lato della membrana.

Dopo che la proteina si è legata alla sostanza trasferita, la sua conformazione cambia e avviene il suo passaggio allo stato B. Con tale trasformazione, il portatore perde la sua affinità per la sostanza. Viene rilasciato dalla sua connessione con il portatore e si sposta verso il poro sull'altro lato della membrana. Dopo che la sostanza è stata trasferita, la proteina trasportatrice cambia nuovamente la sua conformazione, tornando allo stato A. Tale trasporto della sostanza attraverso la membrana è chiamato uniporto.

Velocità di diffusione facilitata

Sostanze di piccolo peso molecolare come il glucosio possono essere trasportate attraverso la membrana mediante diffusione facilitata. Tale trasporto può avvenire dal sangue al cervello, alle cellule dagli spazi interstiziali. La velocità di trasferimento della materia con questo tipo di diffusione può raggiungere fino a 10 8 particelle attraverso il canale in un secondo.

Come già sappiamo, il tasso di trasporto attivo e passivo di sostanze durante la semplice diffusione è proporzionale alla differenza nelle concentrazioni della sostanza su entrambi i lati della membrana. Nel caso di diffusione facilitata, tale velocità aumenta in proporzione all'aumentare della differenza di concentrazione della sostanza fino ad un certo valore massimo. Al di sopra di questo valore, la velocità non aumenta, anche se la differenza nelle concentrazioni da diversi lati della membrana continua ad aumentare. Il raggiungimento di tale punto di velocità massima nel processo di diffusione facilitata può essere spiegato dal fatto che la velocità massima implica il coinvolgimento di tutte le proteine ​​di trasporto disponibili nel processo di trasferimento.

Quali altri concetti includono il trasporto attivo e passivo attraverso le membrane?

diffusione di scambio

Un tipo simile di trasporto di molecole di sostanze attraverso la membrana cellulare è caratterizzato dal fatto che le molecole della stessa sostanza che si trovano su lati diversi della membrana biologica partecipano allo scambio. Va notato che con tale trasporto di sostanze su entrambi i lati della membrana, non cambia affatto.

Una sorta di diffusione di scambio

Una delle varietà di diffusione di scambio è uno scambio in cui una molecola di una sostanza si trasforma in due o più molecole di un'altra sostanza. Ad esempio, uno dei modi in cui gli ioni calcio positivi vengono rimossi dalle cellule muscolari lisce dei bronchi e dai vasi dai miociti contrattili del cuore è il loro scambio con ioni sodio situati all'esterno della cellula. Uno ione sodio in questo caso viene scambiato con tre ioni calcio. Pertanto, c'è un movimento di sodio e calcio attraverso la membrana, che è interdipendente. Questo tipo di trasporto passivo attraverso la membrana cellulare è chiamato antiporta. È in questo modo che la cellula riesce a liberarsi degli ioni calcio, presenti in eccesso. Questo processo è necessario affinché i miociti lisci e i cardiomiociti si rilassino.

In questo articolo è stato considerato il trasporto attivo e passivo di sostanze attraverso la membrana.

Esistono diversi meccanismi per il trasporto di sostanze attraverso la membrana.

Diffusione- la penetrazione delle sostanze attraverso la membrana lungo il gradiente di concentrazione (dalla zona dove la loro concentrazione è maggiore alla zona dove la loro concentrazione è minore). Il trasporto diffuso di sostanze (acqua, ioni) viene effettuato con la partecipazione di proteine ​​​​di membrana, che hanno pori molecolari, o con la partecipazione della fase lipidica (per sostanze liposolubili).

A diffusione facilitata speciali proteine ​​trasportatrici di membrana si legano selettivamente all'uno o all'altro ione o molecola e le trasportano attraverso la membrana lungo un gradiente di concentrazione.

trasporto attivoè associato ai costi energetici e serve a trasportare le sostanze contro il loro gradiente di concentrazione. Lui effettuato da speciali proteine ​​​​portatrici, che formano il cosiddetto pompe ioniche. La più studiata è la pompa Na-/K- nelle cellule animali, che pompano attivamente ioni Na+ verso l'esterno, mentre assorbono ioni K-. all'ambiente. Questo processo consuma l'energia dell'ATP. Come risultato del trasporto attivo con l'aiuto di una pompa a membrana, anche la concentrazione di Mg2- e Ca2+ viene regolata nella cellula. diffusione cellulare di membrana ionico

Nel processo di trasporto attivo di ioni nella cellula, vari zuccheri, nucleotidi e amminoacidi penetrano attraverso la membrana citoplasmatica.

Le macromolecole di proteine, acidi nucleici, polisaccaridi, complessi lipoproteici, ecc. Non passano attraverso le membrane cellulari, a differenza di ioni e monomeri. Il trasporto di macromolecole, dei loro complessi e particelle nella cellula avviene in un modo completamente diverso: attraverso l'endocitosi. In endocitosi (endo... - all'interno) una certa sezione della membrana plasmatica cattura e, per così dire, avvolge il materiale extracellulare, racchiudendolo in un vacuolo di membrana che si è formato a seguito dell'invaginazione della membrana. Successivamente, tale vacuolo è collegato a un lisosoma, i cui enzimi scompongono le macromolecole in monomeri.

Il processo inverso di endocitosi è esocitosi (es... - fuori). Grazie a lui, la cellula rimuove i prodotti intracellulari oi residui non digeriti racchiusi in vacuoli o vescicole. La vescicola si avvicina alla membrana citoplasmatica, si fonde con essa e il suo contenuto viene rilasciato nell'ambiente. Come vengono escreti gli enzimi digestivi, gli ormoni, l'emicellulosa, ecc.

Pertanto, le membrane biologiche, in quanto principali elementi strutturali della cellula, servono non solo come confini fisici, ma come superfici funzionali dinamiche. Sulle membrane degli organelli, numerose processi biochimici, come l'assorbimento attivo di sostanze, la conversione di energia, la sintesi di ATP, ecc.

• · barriera - fornisce un metabolismo regolato, selettivo, passivo e attivo con l'ambiente. Ad esempio, la membrana del perossisoma protegge il citoplasma dai perossidi pericolosi per la cellula. Permeabilità selettiva significa che la permeabilità di una membrana a vari atomi o molecole dipende dalla loro dimensione, carica elettrica e proprietà chimiche. La permeabilità selettiva assicura la separazione della cellula e dei compartimenti cellulari dall'ambiente e fornisce loro le sostanze necessarie.
• · trasporto - attraverso la membrana avviene un trasporto di sostanze all'interno e all'esterno della cellula. Il trasporto attraverso le membrane fornisce: consegna nutrienti, rimozione dei prodotti finali del metabolismo, secrezione di varie sostanze, creazione di gradienti ionici, mantenimento del pH ottimale e concentrazione di ioni nella cellula, necessari per il funzionamento degli enzimi cellulari. Particelle che per qualche motivo non sono in grado di attraversare il doppio strato fosfolipidico (ad esempio, a causa delle proprietà idrofile, poiché la membrana è idrofobica al suo interno e non consente il passaggio di sostanze idrofile, oppure a causa delle loro grandi dimensioni), ma necessarie per la cellula , possono penetrare nella membrana attraverso speciali proteine ​​di trasporto (trasportatori) e proteine ​​di canale o per endocitosi.

In trasporto passivo le sostanze attraversano il doppio strato lipidico senza spendere energia lungo il gradiente di concentrazione per diffusione. Una variante di questo meccanismo è la diffusione facilitata, in cui una molecola specifica aiuta una sostanza a passare attraverso la membrana. Questa molecola può avere un canale che consente il passaggio di un solo tipo di sostanza.

trasporto attivo richiede energia, in quanto avviene contro il gradiente di concentrazione. Sulla membrana sono presenti speciali proteine ​​di pompaggio, tra cui l'ATPasi, che pompa attivamente ioni di potassio (K+) nella cellula e pompa fuori ioni di sodio (Na+).

• • matrice - fornisce una certa posizione relativa e l'orientamento delle proteine ​​di membrana, la loro interazione ottimale.
• Meccanico: garantisce l'autonomia della cellula, le sue strutture intracellulari, nonché la connessione con altre cellule (nei tessuti). Le pareti cellulari svolgono un ruolo importante nel fornire una funzione meccanica e negli animali - sostanza intercellulare.
• energia - durante la fotosintesi nei cloroplasti e la respirazione cellulare nei mitocondri, nelle loro membrane operano sistemi di trasferimento di energia, a cui partecipano anche le proteine;
• Recettore - alcune proteine ​​situate nella membrana sono recettori (molecole con cui la cellula percepisce determinati segnali).

Ad esempio, gli ormoni che circolano nel sangue agiscono solo sulle cellule bersaglio che hanno recettori corrispondenti a quegli ormoni. I neurotrasmettitori (sostanze chimiche che conducono gli impulsi nervosi) si legano anche a specifici recettori proteici sulle cellule bersaglio.

• enzimatico - le proteine ​​di membrana sono spesso enzimi. Ad esempio, le membrane plasmatiche delle cellule epiteliali intestinali contengono enzimi digestivi.
• · Implementazione della generazione e conduzione di biopotenziali.

Con l'aiuto della membrana, nella cellula viene mantenuta una concentrazione costante di ioni: la concentrazione dello ione K + all'interno della cellula è molto più alta che all'esterno e la concentrazione di Na + è molto più bassa, il che è molto importante, poiché questo mantiene la differenza di potenziale attraverso la membrana e genera un impulso nervoso.

marcatura cellulare - ci sono antigeni sulla membrana che fungono da marcatori - "etichette" che consentono di identificare la cellula. Si tratta di glicoproteine ​​(cioè proteine ​​a cui sono attaccate catene laterali ramificate di oligosaccaridi) che svolgono il ruolo di "antenne". A causa della miriade di configurazioni di catene laterali, è possibile creare un marcatore specifico per ogni tipo di cellula. Con l'aiuto di marcatori, le cellule possono riconoscere altre cellule e agire di concerto con esse, ad esempio, quando formano organi e tessuti. Consente inoltre al sistema immunitario di riconoscere gli antigeni estranei.

Mappa tecnologica della lezione

Argomento: membrana biologica. Trasporto di sostanze attraverso le membrane biologiche.

Classe: Grado 10

Tipo di lezione: una lezione per apprendere nuove conoscenze

Obbiettivo: formazione di idee sulla struttura della membrana cellulare e dei suoi sistemi di trasporto

Compiti:

Educativo:

introdurre una breve storia della scoperta della biomembrana;

approfondire la conoscenza della struttura della membrana plasmatica;

considerare i principali tipi di sistemi di trasporto della membrana cellulare;

rivelare il significato di questi sistemi nella vita umana.

Sviluppando:

promuovere lo sviluppo del discorso degli studenti ponendo una domanda che richiede una risposta dettagliata e coerente.

creare le condizioni per lo sviluppo dell'attenzione volontaria quando si spiega nuovo materiale.

promuovere lo sviluppo del pensiero visivo-figurativo durante la dimostrazione di presentazioni, materiali visivi.

Educativo:

creare le condizioni per educare gli studenti con una corretta immagine scientifica del mondo.

capacità di progettare la cooperazione educativa con i pari e con l'insegnante.

Termini e concetti di base: membrana cellulare, trasporto passivo, diffusione, osmosi, trasporto attivo, pompa sodio-potassio, proteina permiasi, trasporto vescicolare, vescicola, endocitosi, fagocitosi, pinocitosi, esocitosi.

Metodi di insegnamento: verbale (conversazione, spiegazione), visivo, parzialmente esplorativo, problematico, lavoro con testo di presentazione.

Forme di studio: frontale

Attrezzatura: Presentazione ICT "Membrane biologiche"

Piano della lezione:

fase organizzativa.

Stabilire obiettivi e obiettivi per la lezione. Motivazione dell'attività educativa degli studenti.

Aggiornamento delle conoscenze.

Imparare nuovo materiale

Verifica iniziale di comprensione

Informazioni sui compiti, briefing sulla loro attuazione

Riflessione

Durante le lezioni:

fissaggio mancante

Saluta gli studenti, controlla la loro disponibilità per la lezione.

Gli studenti si alzano per salutare l'insegnante, prepararsi per la lezione

Personale: auto-organizzazione

Comunicativo: pianificare la collaborazione educativa con l'insegnante e i compagni di classe.

2. Stabilire obiettivi e obiettivi per la lezione. Motivazione dell'attività educativa degli studenti

8 min.

creare le condizioni per l'emergere di un bisogno interno di inclusione nelle attività

Cosa studia la scienza della "citologia"?

Cos'è una cellula? Qual è il nome dello scienziato, a seguito delle cui scoperte è stato introdotto il concetto "cellula"?

Tutti gli organismi viventi sulla Terra sono costituiti da cellule e ogni cellula è circondata da un guscio protettivo: una membrana.

Qualcuno sa cosa significa membrana?

Che associazioni hai con questa parola?

La parola "membrana" nella traduzione dal latino significa "pelle, pellicola". La membrana è una struttura della cellula molto attiva e costantemente funzionante, sulla quale molte funzioni sono assegnate dalla natura.

Oggi parleremo della struttura della membrana cellulare e di come le sostanze entrano ed escono dalla cellula.

Una spiegazione per la quale è necessaria la conoscenza della struttura e delle proprietà della membrana cellulare e dei meccanismi di trasporto.

Considerazione della storia della ricerca sulle membrane cellulari.

Ragazzi, forse uno di voi sa quali erano i modelli e quale modello è ora generalmente accettato?

Nel 1925, I. Gorter e A. Grendel dimostrarono che la membrana cellulare è un doppio strato (doppio strato) di molecole lipidiche.

Nel 1935, J. Danielli e H. Dawson dimostrarono che, oltre ai lipidi, la membrana cellulare contiene proteine. È così che è nato il modello "sandwich", in cui la membrana plasmatica era rappresentata come due strati di proteine, tra i quali c'era un doppio strato lipidico.

Perché il modello a membrana creato da Dawson e Danieli è chiamato “modello a sandwich”? (Per riferimento: un sandwich è un sandwich chiuso).

1972 SD Cantante e G.L. Nicholson ha proposto un modello a mosaico fluido della membrana

In che modo il modello della membrana cellulare creato dagli scienziati Singer e Nicholson è diverso dal modello creato da Dawson e Danieli?

Perché l'analogia del secondo modello è con un mare in tempesta in cui galleggiano gli iceberg? Quale materia organica simboleggia gli iceberg e quale - un mare in tempesta? (dove le proteine ​​di membrana “galleggiano” nel doppio strato lipidico liquido, come iceberg in mare aperto. Si presumeva che le proteine ​​non fossero ordinate in alcun modo e potessero muoversi liberamente nella membrana).

-Ragazzi, cercate di definire la membrana cellulare.

La membrana cellulare è anche chiamata membrana citoplasmatica (plasmalemma) o biomembrana, che è la parte principale dell'apparato di superficie che è universale per tutte le cellule. Il suo spessore è di circa 5-10 nm. (nanometri).

Guardiamo modello moderno e rispondi, qual è il componente principale?

Richiamare le funzioni delle proteine ​​e le proprietà dei lipidi.

La struttura di un fosfolipide.

Il fosfolipide è costituito da una testa idrofila polare e code idrofobiche non polari, rappresentate da catene di acidi grassi. Nella membrana citoplasmatica, le teste idrofile sono rivolte verso i lati esterno ed interno della membrana e le code idrofobe sono rivolte verso l'interno della membrana.

Le molecole proteiche sono associate al doppio strato lipidico.

Tipi di proteine ​​della membrana cellulare.

che possono penetrarlo fino in fondo, sono chiamate proteine ​​​​integrali o transmembrana, parzialmente immerse in esso - si tratta di proteine ​​​​semiintegrali o adiacenti dall'esterno o dall'interno - proteine ​​​​periferiche.

componente glucidica

Le membrane possono comprendere una componente glucidica (10%) rappresentata da catene oligosaccaridiche o polisaccaridiche associate a molecole proteiche (glicoproteine) o lipidiche (glicolipidi). I carboidrati si trovano solitamente sulla superficie esterna della membrana e svolgono funzioni recettoriali.

L'aspetto della membrana in evoluzione è la più grande aromorfosi. A causa di ciò, il contenuto della cella è stato delimitato da ambiente esterno.

RICORDARE! In una cellula animale, la membrana è intesa come membrana + glicocalice.

In cellule vegetali oltre alla membrana, all'esterno è presente anche uno spesso guscio di cellulosa -parete cellulare - svolge una funzione di supporto grazie allo strato esterno rigido, che conferisce alle celle una forma chiara.

Associazioni di nomi su un determinato argomento

Gli studenti scrivono l'argomento della lezione

Gli studenti annotano le annotazioni necessarie su un quaderno (si noti il ​​modello moderno di Nicholson e Singer)

Gli studenti danno le loro ipotesi

Gli studenti analizzano due tipi di modello e traggono conclusioni

Scrivi la definizione

Gli studenti analizzano il disegno, nominano i componenti principali

Disegna la membrana cellulare.

Gli studenti danno la loro ipotesi

Gli studenti disegnano la struttura di un fosfolipide

Segna i tipi di proteine

Segna le code di carboidrati

Personale: auto-organizzazione

Regolamentazione: la capacità di regolare le proprie azioni;

cognitivo: conoscenza strutturante, creazione indipendente di algoritmi di attività nella risoluzione di problemi

Comunicativo: pianificare la collaborazione educativa con l'insegnante ei compagni di classe;

3. Imparare nuovo materiale

20-25 min.

Organizzare una percezione significativa della conoscenza dell'allevamento come scienza. Creare le condizioni per lo sviluppo della capacità di stabilire relazioni di causa ed effetto tra la conoscenza di materiale già studiato e nuovo

Proprietà della membrana .

un) Mobilità .

Il doppio strato lipidico è essenzialmente una formazione liquida, all'interno del cui piano le molecole possono muoversi liberamente - "fluire" senza perdita di contatti a causa dell'attrazione reciproca (dimostrazione del flusso di fluido in un muro bolla di sapone appeso a un tubo di plastica ). Le code idrofobe possono scorrere liberamente l'una rispetto all'altra.

b) La capacità di autochiudersi .

(dimostrazione di come perforando una bolla di sapone e poi rimuovendo l'ago, l'integrità della sua parete viene immediatamente ripristinata) . A causa di questa capacità, le cellule possono fondersi mediante fusione delle loro membrane plasmatiche (ad esempio, durante lo sviluppo del tessuto muscolare).

in) Permeabilità selettiva . Affinché la cellula funzioni normalmente, è necessario istituire il controllo dei trasporti e delle frontiere. La membrana plasmatica protegge la loro cellula come un oggetto speciale. Ad esempio, attraverso un doppio strato di lipidi passano liberamente, e una rete di sostanze che passano attraverso speciali canali di membrana o proteine ​​di trasporto

Ci sono una serie di importanti funzioni che le membrane cellulari svolgono:

strutturale (incluso nella maggior parte degli organelli);

barriera (La membrana separa il contenuto cellulare dall'ambiente esterno, protegge la cellula dall'ingresso di sostanze estranee in essa e garantisce il mantenimento della costanza dell'ambiente intracellulare),

regolazione dei processi metabolici ;

recettore ( I siti dei recettori si trovano sulla superficie esterna della membrana, dove si verifica il legame di ormoni e altre molecole regolatrici),

e trasporto.

Immagina che le sostanze debbano penetrare nella cellula. Per fare questo, è necessario superare la membrana plasmatica. Quali modi noti di penetrazione delle sostanze ricordi?

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Esistono due tipi principali di trasferimento, passivo e attivo. La passiva è anche chiamata diffusione.

Cosa intendi per diffusione?

Così,se una sostanza si muove attraverso la membrana da una regione ad alta concentrazione verso una bassa concentrazione (cioè lungo il gradiente di concentrazione di questa sostanza)e viene effettuato senza dispendio energetico tale trasporto è chiamatopassivo o diffuso. Luia sua volta si distingue in diffusione semplice e facilitata, osmosi.

Con semplice diffusione c'è un movimento spontaneo di sostanze attraverso la membrana dall'area in cui la concentrazione di queste sostanze è maggiore all'area in cui la loro concentrazione è minore. Per semplice diffusione, piccole molecole (ad esempio H 2 0, 0 2 , C0 2 , urea) e ioni. Di norma, si tratta di sostanze non polari. La diffusione semplice è relativamente lenta

Per accelerare il trasporto diffuso, ci sono proteine ​​trasportatrici di membrana che si legano selettivamente a uno o un altro ione o molecola (molecole e ioni polari) e li trasportano attraverso la membrana. Questo tipo di trasporto è chiamatodiffusione facilitata . Il tasso di trasferimento di sostanze con diffusione facilitata è molte volte superiore a quello con diffusione semplice.

L'acqua viene assorbita dalla cellula principalmente per osmosi. L'osmosi è la diffusione dell'acqua attraverso una membrana semipermeabile causata da una differenza di concentrazione. L'osmosi è una forma di diffusione in cui si muovono solo le molecole d'acqua.

trasporto, che eseguito quando , quando il trasferimento contro il gradiente di concentrazione è chiamato trasporto passivo. Tale trasferimento richiede il dispendio di energia da parte della cellula. Il trasporto attivo serve ad accumulare sostanze all'interno della cellula. Per il trasporto attivo ci sono pompe speciali che funzionano utilizzando energia. La fonte di energia è spesso ATP. Il trasporto attivo è di importanza decisiva, in quanto assicura la concentrazione selettiva delle sostanze necessarie alla vita della cellula.

Effettuare il trasporto di sostanze, meccanismi speciali, queste sono pompe ioniche o ATP-asi.

Ci sono tre pompe ioniche:

Sodio-potassio (N / a/ K– ATPasi)

Pompe calcio (Ca - ATPasi)

Pompe protoniche (H– ATPasi)

Tutte le pompe ATP sono proteine ​​​​transmembrana - permeasi. Queste proteine ​​​​possono condurre una sostanza in una direzione (uniporto - sodio) o più sostanze contemporaneamente in una direzione (simporto - cloro, amminoacidi, saccarosio) o due sostanze nella direzione opposta (antiporto - magnesio, sodio, manganese). Pertanto, il glucosio può entrare nelle cellule in modo significativo insieme allo ioneN / a +.

A seconda della fonte di energia utilizzata, il trasporto attivo si divide in due tipi: attivo primario e attivo secondario. Per il trasporto attivo primario, l'energia viene estratta direttamente dalla scomposizione dell'ATP o di altri composti fosfatici ad alta energia. Uno dei trasporti attivi primari più comuni è la pompa sodio-potassio.(video).

trasporto attivo secondario è fornita dall'energia secondaria accumulata sotto forma di differenza nelle concentrazioni di sostanze secondarie, molecole o ioni, su entrambi i lati della membrana cellulare, creata inizialmente dal trasporto attivo primario. Ad esempio, la membrana cellulare della mucosa dell'intestino tenue contiene una proteina che effettua il trasferimento (simporto) di glucosio e Na + ale cellule epiteliali più alte della mucosa respiratoria.

Un tipo peculiare e relativamente ben studiato di trasporto di membrana ètrasporto vescicolare.

Qualcuno sa come si effettua questo tipo di trasporto materiale? Cos'è una vescicola? Come fai a capire?

Vescicola - tradotto letteralmente come una borsa imballata. A seconda della direzione in cui le sostanze vengono trasferite (all'interno o all'esterno della cellula), si distinguono due tipi di questo trasporto: endocitosi ed esocitosi.

Endocitosi - Assorbimento da parte della cellula di particelle esterne mediante la formazione di vescicole di membrana. Esistono tipi di endocitosi come: fagocitosi e pinocitosi.

Qual è il processo di fagocitosi? Dove lo hai incontrato prima?

Fagocitosi - un processo cellulare in cui i fagociti incorporati nella membrana catturano e digeriscono particelle solide di nutrienti. Nel corpo umano, la fagocitosi viene eseguita dalle membrane di due tipi di cellule: granulociti (leucociti granulari) e macrofagi (cellule immuni killer);

pinocitosi – il processo di cattura da parte della superficie della membrana cellulare delle molecole del liquido a contatto con essa.

Esocitosi - processo, inversione

endocitosi; rimosso dalle cellule

solidi non digeriti

particelle e secrezione liquida.

Gli studenti annotano le proprietà della membrana cellulare

Scrivi le funzioni della membrana

Esponi i loro pensieri sulla possibilità di penetrazione di una sostanza nella cellula

Gli studenti segnano sui loro quaderni le tipologie di trasferimento di sostanze.

Disegna schematicamente una semplice diffusione e commenta il disegno.

Schizza schematicamente la diffusione facilitata e commenta la figura.

Disegna schematicamente l'osmosi e commenta il disegno

Prendere appunti su un taccuino

Disegna il meccanismo della pompa sodio-potassio

Gli studenti danno la loro ipotesi

Gli studenti scrivono definizioni e schizzi

Personale: comprendere i motivi delle loro azioni durante l'esecuzione di compiti; sviluppare un atteggiamento positivo nei confronti dell'apprendimento attività cognitiva, il desiderio di acquisire nuove conoscenze, la capacità di riconoscere i propri errori e sforzarsi di superarli;

Cognitivo: la capacità di pensare in modo efficace e lavorare con le informazioni;capacità di lavorare con un libro di testo e fare un tavolo;ricerca e selezione delle informazioni necessarie;la capacità di identificare l'essenza, le caratteristiche degli oggetti; la capacità di trarre conclusioni basate sull'analisi degli oggetti;

4. Consolidamento delle conoscenze acquisite

5 minuti.

Correlazione dei compiti fissati con il risultato raggiunto, fissando nuove conoscenze, fissando ulteriori obiettivi

Esercizio. Analizza le situazioni proposte, traccia opportune analogie e rispondi a quali tipi di trasporto attraverso la membrana sono in questione.

A) Sei in mezzo alla folla alla fermata dell'autobus. Si avvicina un autobus vuoto. La gente inizia a riempire l'autobus. Questo accade abbastanza facilmente. Alla fermata diventa più libero e l'autobus si riempie uniformemente.(passivo)

b) Sei da solo alla fermata dell'autobus. Un autobus affollato si avvicina e devi partire con tutti i mezzi. Devi lavorare i gomiti per salire sull'autobus. È vero, uno dei passeggeri compassionevoli può aiutarti.(attivo)

Gli studenti analizzano le situazioni date e traggono conclusioni.

Personale: auto-organizzazione

Normativa: la capacità di organizzare le proprie attività; pianificare il proprio lavoro durante l'esecuzione di un'attività; controllo sull'esecuzione del lavoro;la capacità di determinare il successo del proprio compito;

Comunicativo: la capacità di costruire una dichiarazione vocale in conformità con i compiti; la capacità di formulare i propri pensieri oralmente.

5. Compiti a casa

2 minuti.

Istruzioni di esecuzione compiti a casa

Prendi appunti (definizioni, disegni schematici)

Gli studenti scrivono il compito in un diario. Fai domande sulla sua implementazione.

Personale: la capacità di valutare contenuti digeribili;

Comunicativo: la capacità di comunicare, interagire con i compagni e con l'insegnante;la capacità di costruire una dichiarazione vocale in conformità con i compiti; la capacità di formulare i propri pensieri oralmente.

6. Riflessione

3 min.

Comprendere il processo e il risultato dell'attività

Gli studenti esprimono la loro opinione.

Nominano le posizioni principali del nuovo materiale e come le hanno apprese (cosa ha funzionato, cosa non ha funzionato e perché)

Personale: la capacità di analizzare le proprie attività; pianificare ulteriori passi per raggiungere l'obiettivo.

Normativa:messa in evidenza e consapevolezza da parte degli studenti di ciò che è già stato appreso e ciò che deve ancora essere padroneggiato, consapevolezza della qualità e del livello di assimilazione;capacità di organizzare le proprie attività; pianificare il lavoro durante il completamento di un'attività

Comunicativo:capacità di pensiero critico; la capacità di presentarsi; ascoltare e considerare le opinioni degli altri.

La funzione di trasporto barriera dell'apparato di superficie della cellula è fornita dal trasferimento selettivo di ioni, molecole e strutture sopramolecolari all'interno e all'esterno della cellula. Il trasporto attraverso le membrane garantisce la consegna di nutrienti e la rimozione dei prodotti finali del metabolismo dalla cellula, la secrezione, la creazione di gradienti ionici e potenziale transmembrana, il mantenimento dei valori di pH necessari nella cellula, ecc.

I meccanismi di trasporto delle sostanze dentro e fuori la cellula dipendono da natura chimica sostanza trasportata e la sua concentrazione su entrambi i lati della membrana cellulare, e dalle taglie particelle trasportate. Piccole molecole e ioni vengono trasportati attraverso la membrana mediante trasporto passivo o attivo. Il trasferimento di macromolecole e particelle di grandi dimensioni viene effettuato mediante trasporto in un "pacchetto a membrana", cioè per formazione di bolle circondate da una membrana.

Trasporto passivo Viene chiamato il movimento di sostanze attraverso una membrana lungo il loro gradiente di concentrazione senza dispendio di energia. Tale trasporto avviene attraverso due meccanismi principali: diffusione semplice e diffusione facilitata.

modo diffusione semplice vengono trasportate piccole molecole polari e apolari, acidi grassi e altre sostanze idrofobiche a basso peso molecolare materia organica. Viene chiamato il trasporto di molecole d'acqua attraverso la membrana, effettuato per diffusione passiva osmosi. Un esempio di semplice diffusione è il trasporto di gas attraverso la membrana plasmatica delle cellule endoteliali dei capillari sanguigni nel fluido tissutale circostante e ritorno.

Le molecole idrofile e gli ioni che non sono in grado di attraversare la membrana da soli vengono trasportati utilizzando specifiche proteine ​​di trasporto della membrana. Questo meccanismo di trasporto è chiamato diffusione facilitata.

Esistono due classi principali di proteine ​​di trasporto di membrana: proteine ​​di trasporto e proteine ​​del canale. Molecole della sostanza trasportata, leganti a proteina portatrice, causare i suoi cambiamenti conformazionali, con conseguente trasferimento di queste molecole attraverso la membrana. La diffusione facilitata è caratterizzata da un'elevata selettività rispetto alle sostanze trasportate.

Canali proteici forma pori pieni d'acqua che penetrano nel doppio strato lipidico. Quando questi pori sono aperti, gli ioni inorganici o le molecole delle sostanze trasportate li attraversano e quindi vengono trasportati attraverso la membrana. I canali ionici forniscono un trasferimento di circa 10 6 ioni al secondo, che è più di 100 volte la velocità di trasporto effettuata dalle proteine ​​trasportatrici.

La maggior parte delle proteine ​​del canale ha "cancelli", che si aprono su poco tempo e poi chiudere. A seconda della natura del canale, il gate può aprirsi in risposta al legame di molecole di segnalazione (canali di gate ligando-dipendenti), cambiamenti nel potenziale di membrana (canali di gate voltaggio-dipendenti) o stimolazione meccanica.

Trasporto attivoè il movimento delle sostanze attraverso una membrana contro i loro gradienti di concentrazione. Viene effettuato con l'aiuto di proteine ​​​​di trasporto e richiede il dispendio di energia, la cui principale fonte è l'ATP.

Un esempio di trasporto attivo, che utilizza l'energia dell'idrolisi dell'ATP per pompare ioni Na+ e K+ attraverso la membrana cellulare, è il lavoro pompa sodio-potassio, fornendo la creazione di un potenziale di membrana sulla membrana plasmatica delle cellule.

La pompa è formata da specifiche proteine-enzimi adenosina trifosfatasi, incorporate nelle membrane biologiche, che catalizzano la scissione dei residui di acido fosforico dalla molecola di ATP. La composizione di ATPasi comprende: un centro enzimatico, un canale ionico ed elementi strutturali che impediscono la fuoriuscita di ioni durante il funzionamento della pompa. Il funzionamento della pompa sodio-potassio consuma più di 1/3 dell'ATP consumato dalla cellula.

A seconda della capacità delle proteine ​​di trasporto di trasportare uno o più tipi di molecole e ioni, il trasporto passivo e attivo si suddivide in uniporto e coporto, o trasporto accoppiato.

Aeroporto - questo è un trasporto in cui la proteina trasportatrice funziona solo in relazione a molecole o ioni di un tipo. In coport, o trasporto coniugato, una proteina vettore è in grado di trasportare simultaneamente due o più tipi di molecole o ioni. Queste proteine ​​​​di trasporto sono chiamate coporters, o vettori associati. Esistono due tipi di coporto: simporto e antiporto. quando simpatia le molecole o gli ioni vengono trasportati in una direzione e quando antiporta - in direzioni opposte. Ad esempio, una pompa sodio-potassio funziona secondo il principio dell'antiporto, pompando attivamente ioni Na + dalle cellule e ioni K + nelle cellule contro i loro gradienti elettrochimici. Un esempio di symport è il riassorbimento di glucosio e aminoacidi dall'urina primaria da parte delle cellule tubulari renali. Nell'urina primaria, la concentrazione di Na + è sempre significativamente più alta che nel citoplasma delle cellule dei tubuli renali, che è assicurata dal lavoro della pompa sodio-potassio. Il legame del glucosio urinario primario alla proteina trasportatrice coniugata apre il canale Na +, che è accompagnato dal trasferimento di ioni Na + dall'urina primaria nella cellula lungo il loro gradiente di concentrazione, cioè dal trasporto passivo. Il flusso di ioni Na+, a sua volta, provoca cambiamenti nella conformazione della proteina trasportatrice, determinando il trasporto del glucosio nella stessa direzione degli ioni Na+: dall'urina primaria alla cellula. In questo caso, per il trasporto del glucosio, come si vede, il portatore coniugato utilizza l'energia del gradiente di ioni Na+ creato dal funzionamento della pompa sodio-potassio. Pertanto, il funzionamento della pompa sodio-potassio e del trasportatore coniugato, che utilizza un gradiente di ioni Na + per il trasporto del glucosio, consente di riassorbire quasi tutto il glucosio dall'urina primaria e includerlo nel metabolismo generale dell'organismo.

A causa del trasporto selettivo di ioni carichi, il plasmalemma di quasi tutte le cellule porta cariche positive sul lato esterno e cariche negative sul lato citoplasmatico interno. Di conseguenza, si crea una differenza di potenziale tra entrambi i lati della membrana.

La formazione del potenziale transmembrana si ottiene principalmente grazie al lavoro dei sistemi di trasporto integrati nella membrana plasmatica: la pompa sodio-potassio e i canali proteici per gli ioni K +.

Come notato sopra, durante il funzionamento della pompa sodio-potassio, per ogni due ioni potassio assorbiti dalla cellula, ne vengono rimossi tre ioni sodio. Di conseguenza, viene creato un eccesso di ioni Na + all'esterno delle cellule e all'interno viene creato un eccesso di ioni K +. Tuttavia, un contributo ancora più significativo alla creazione del potenziale transmembrana è dato dai canali del potassio, che sono sempre aperti nelle cellule a riposo. A causa di ciò, gli ioni K + escono dalla cellula lungo il gradiente di concentrazione nell'ambiente extracellulare. Di conseguenza, si verifica una differenza di potenziale da 20 a 100 mV tra i due lati della membrana. La membrana plasmatica delle cellule eccitabili (nervose, muscolari, secretorie), insieme ai canali K + -, contiene numerosi canali Na + che si aprono per un breve periodo quando segnali chimici, elettrici o di altro tipo agiscono sulla cellula. L'apertura dei canali Na + provoca un cambiamento nel potenziale transmembrana (depolarizzazione di membrana) e una specifica risposta cellulare all'azione del segnale.

Vengono chiamate proteine ​​di trasporto che generano una differenza di potenziale attraverso la membrana pompe elettrogeniche. La pompa sodio-potassio funge da principale pompa elettrogenica delle cellule.

Trasporto in imballaggi a membrana caratterizzato dal fatto che le sostanze trasportate in determinate fasi del trasporto si trovano all'interno delle vescicole della membrana, cioè sono circondate da una membrana. A seconda della direzione in cui le sostanze vengono trasferite (all'interno o all'esterno della cellula), il trasporto nell'imballaggio della membrana è suddiviso in endocitosi ed esocitosi.

Endocitosi viene chiamato il processo di assorbimento da parte di una cellula di macromolecole e particelle più grandi (virus, batteri, frammenti cellulari). L'endocitosi viene eseguita dalla fagocitosi e dalla pinocitosi.

Fagocitosi - il processo di cattura attiva e assorbimento da parte della cellula di microparticelle solide, la cui dimensione è superiore a 1 micron (batteri, frammenti cellulari, ecc.). Durante la fagocitosi, la cellula riconosce gruppi molecolari specifici della particella fagocitata con l'aiuto di speciali recettori.

Quindi, nel punto di contatto della particella con la membrana cellulare, si formano escrescenze della membrana plasmatica - pseudopodi, che avvolgono la microparticella da tutti i lati. Come risultato della fusione degli pseudopodi, tale particella è racchiusa all'interno di una vescicola circondata da una membrana, chiamata fagosoma. La formazione dei fagosomi è un processo dipendente dall'energia e procede con la partecipazione del sistema actomiosina. Il fagosoma, immerso nel citoplasma, può fondersi con il tardo endosoma o lisosoma, a seguito del quale viene digerita la microparticella organica assorbita dalla cellula, come una cellula batterica. Nell'uomo, solo poche cellule sono capaci di fagocitosi: ad esempio, i macrofagi del tessuto connettivo e i leucociti del sangue. Queste cellule inghiottono i batteri e una varietà di particelle solide che sono entrate nel corpo e quindi lo proteggono da agenti patogeni e particelle estranee.

pinocitosi- assorbimento di liquidi da parte della cellula sotto forma di soluzioni e sospensioni vere e colloidali. Questo processo in in termini generali simile alla fagocitosi: una goccia di liquido è immersa nella rientranza formata della membrana cellulare, circondata da essa ed è racchiusa in una bolla del diametro di 0,07-0,02 micron, immersa nello ialoplasma della cellula.

Il meccanismo della pinocitosi è molto complesso. Questo processo viene eseguito in aree specializzate dell'apparato superficiale cellulare, chiamate fosse delimitate, che occupano circa il 2% della superficie cellulare. fosse delimitate sono piccole invaginazioni del plasmalemma, accanto alle quali vi è una grande quantità di proteine ​​nello ialoplasma periferico clatrina. Nell'area delle fosse delimitate sulla superficie cellulare sono presenti anche numerosi recettori in grado di riconoscere e legare in modo specifico le molecole trasportate. Quando queste molecole sono legate dai recettori, si verifica la polimerizzazione della clatrina e il plasmalemma si invagina. Di conseguenza, a bolla bordata, trasportare le molecole trasportate. Tali bolle hanno preso il nome dal fatto che la clatrina sulla loro superficie al microscopio elettronico sembra un bordo irregolare. Dopo la separazione dal plasmalemma, le vescicole bordate perdono la loro clatrina e acquisiscono la capacità di fondersi con altre vescicole. I processi di polimerizzazione e depolimerizzazione della clatrina richiedono energia e vengono bloccati in caso di carenza di ATP.

La pinocitosi, a causa dell'elevata concentrazione di recettori nelle fosse delimitate, garantisce la selettività e l'efficienza del trasporto di molecole specifiche. Ad esempio, la concentrazione di molecole di sostanze trasportate nelle fosse delimitate è 1000 volte superiore alla loro concentrazione nell'ambiente. La pinocitosi è la principale modalità di trasporto di proteine, lipidi e glicoproteine ​​all'interno della cellula. Attraverso la pinocitosi, la cellula assorbe una quantità di liquido al giorno pari al suo volume.

Esocitosi- il processo di rimozione delle sostanze dalla cellula. Le sostanze da rimuovere dalla cellula vengono prima racchiuse in vescicole di trasporto, la cui superficie esterna, di norma, è ricoperta dalla proteina clatrina, quindi tali vescicole vengono dirette alla membrana cellulare. Qui, la membrana delle vescicole si fonde con il plasmalemma e il loro contenuto viene versato fuori dalla cellula o, pur mantenendo una connessione con il plasmalemma, viene incluso nel glicocalice.

Esistono due tipi di esocitosi: costitutiva (di base) e regolata.

Esocitosi costitutiva procede continuamente in tutte le cellule del corpo. Serve come meccanismo principale per la rimozione dei prodotti metabolici dalla cellula e il costante ripristino della membrana cellulare.

Esocitosi regolata effettuato solo in celle speciali che eseguono funzione secretoria. Il segreto rilasciato si accumula nelle vescicole secretorie e l'esocitosi si verifica solo dopo che la cellula riceve il segnale chimico o elettrico appropriato. Ad esempio, le cellule β delle isole di Langerhans del pancreas rilasciano il loro segreto nel sangue solo quando la concentrazione di glucosio nel sangue aumenta.

Durante l'esocitosi, le vescicole secretorie formate nel citoplasma sono solitamente dirette ad aree specializzate dell'apparato di superficie contenenti una grande quantità di proteine ​​​​di fusione o proteine ​​​​di fusione. Quando le proteine ​​di fusione del plasmalemma e della vescicola secretoria interagiscono, si forma un poro di fusione che collega la cavità della vescicola con l'ambiente extracellulare. Allo stesso tempo, viene attivato il sistema actomiosina, a seguito del quale il contenuto della vescicola fuoriesce da esso all'esterno della cellula. Pertanto, durante l'esocitosi indotta, l'energia è richiesta non solo per il trasporto delle vescicole secretorie al plasmalemma, ma anche per il processo di secrezione.

Transcitosi, o ricreazione , - è un trasporto in cui le singole molecole vengono trasportate attraverso la cellula. Questo tipo di trasporto si ottiene attraverso una combinazione di endo ed esocitosi. Un esempio di transcitosi è il trasporto di sostanze attraverso le cellule delle pareti vascolari dei capillari umani, che può essere effettuato sia in una direzione che nell'altra.

Il trasporto di sostanze dentro e fuori la cellula, così come tra il citoplasma e vari organelli subcellulari (mitocondri, nucleo, ecc.) è fornito dalle membrane. Se le membrane fossero una barriera cieca, lo spazio intracellulare sarebbe inaccessibile ai nutrienti e i prodotti di scarto non potrebbero essere rimossi dalla cellula. Allo stesso tempo, con una completa permeabilità, l'accumulo di determinate sostanze nella cellula sarebbe impossibile. Le proprietà di trasporto della membrana sono caratterizzate da semipermeabilità : alcuni composti possono penetrarlo, mentre altri no:

Permeabilità della membrana per varie sostanze

Una delle principali funzioni delle membrane è la regolazione del trasporto di sostanze. Esistono due modi per trasportare sostanze attraverso una membrana: passivo e attivo trasporto:

Trasporto di sostanze attraverso le membrane

Trasporto passivo . Se una sostanza si muove attraverso la membrana da una regione ad alta concentrazione verso una bassa concentrazione (cioè lungo il gradiente di concentrazione di questa sostanza) senza consumare energia da parte della cellula, allora tale trasporto è chiamato passivo, o diffusione . Esistono due tipi di diffusione: semplice e leggero .

diffusione semplice caratteristico di piccole molecole neutre (H 2 O, CO 2 , O 2), nonché di sostanze organiche idrofobe a basso peso molecolare. Queste molecole possono passare senza alcuna interazione con le proteine ​​di membrana attraverso i pori o i canali della membrana fintanto che viene mantenuto il gradiente di concentrazione.

Diffusione facilitata . È caratteristico delle molecole idrofile che vengono anche trasportate attraverso la membrana lungo un gradiente di concentrazione, ma con l'aiuto di speciali proteine ​​​​di membrana - trasportatori. La diffusione facilitata, a differenza della diffusione semplice, è caratterizzata da un'elevata selettività, poiché la proteina portatrice ha un centro di legame complementare alla sostanza trasportata e il trasferimento è accompagnato da cambiamenti conformazionali nella proteina. Un possibile meccanismo di diffusione facilitata potrebbe essere il seguente: una proteina di trasporto ( traslocare ) lega la sostanza, quindi si avvicina al lato opposto della membrana, rilascia questa sostanza, assume la conformazione originaria ed è di nuovo pronta a svolgere la funzione di trasporto. Poco si sa su come viene effettuato il movimento della proteina stessa. Un altro possibile meccanismo di trasferimento prevede la partecipazione di diverse proteine ​​trasportatrici. In questo caso, lo stesso composto inizialmente legato passa da una proteina all'altra, legandosi in sequenza all'una o all'altra proteina finché non si trova sul lato opposto della membrana.

trasporto attivo si verifica quando il trasferimento avviene contro un gradiente di concentrazione. Tale trasferimento richiede il dispendio di energia da parte della cellula. Il trasporto attivo serve ad accumulare sostanze all'interno della cellula. La fonte di energia è spesso ATP. Per il trasporto attivo, oltre alla fonte energetica, è necessaria la partecipazione delle proteine ​​di membrana. Uno dei sistemi di trasporto attivi nella cellula animale è responsabile del trasferimento degli ioni Na + e K + attraverso la membrana cellulare. Questo sistema è chiamato Na + - K + - pompa. È responsabile del mantenimento della composizione dell'ambiente intracellulare, in cui la concentrazione di K + è superiore a quella di Na +:

Il meccanismo d'azione di Na + , K + -ATPase

Il gradiente di concentrazione di potassio e sodio viene mantenuto trasferendo K + all'interno della cellula e Na + all'esterno. Entrambi i trasporti avvengono contro un gradiente di concentrazione. Questa distribuzione di ioni determina il contenuto di acqua nelle cellule, l'eccitabilità delle cellule nervose e muscolari e altre proprietà delle cellule normali. Na + ,K + -pump è una proteina - trasporto ATR-asi . La molecola di questo enzima è un oligomero e penetra nella membrana. Durante l'intero ciclo della pompa, tre ioni Na + vengono trasferiti dalla cellula alla sostanza intercellulare e due ioni K + nella direzione opposta. Questo utilizza l'energia della molecola di ATP. Esistono sistemi di trasporto per il trasferimento di ioni calcio (Ca 2+ - ATP-asi), pompe protoniche (H + - ATP-asi), ecc. Symport Questo è il trasferimento attivo di una sostanza attraverso una membrana, effettuato a scapito dell'energia del gradiente di concentrazione di un'altra sostanza. L'ATPasi di trasporto in questo caso ha siti di legame per entrambe le sostanze. Antiporto è il movimento di una sostanza contro il suo gradiente di concentrazione. In questo caso, l'altra sostanza si muove nella direzione opposta lungo il suo gradiente di concentrazione. Symport e antiporto può verificarsi durante l'assorbimento degli aminoacidi dall'intestino e il riassorbimento del glucosio dall'urina primaria. Questo utilizza l'energia del gradiente di concentrazione degli ioni Na + creati da Na + , K + -ATPasi.

Per proteine ​​di membrana includono proteine ​​che sono incorporate o associate alla membrana cellulare o alla membrana di un organello cellulare. Circa il 25% di tutte le proteine ​​sono proteine ​​di membrana.