Qu'est-ce que le transport passif ? Le mouvement transmembranaire de divers composés macromoléculaires, composants cellulaires, particules supramoléculaires qui ne peuvent pas pénétrer à travers les canaux de la membrane, est effectué par des mécanismes spéciaux, par exemple, en utilisant la phagocytose, la pinocytose, l'exocytose, le transfert à travers l'espace intercellulaire. C'est-à-dire que le mouvement des substances à travers la membrane peut se produire à l'aide de divers mécanismes, qui sont divisés en fonction des signes de participation de transporteurs spécifiques, ainsi que de la consommation d'énergie. Les scientifiques divisent le transport des substances en actif et passif.
Principaux modes de transport
Le transport passif est le transfert d'une substance à travers une membrane biologique le long d'un gradient (osmotique, concentration, hydrodynamique et autres), qui ne nécessite pas de consommation d'énergie.
Le transport actif est le transfert d'une substance à travers une membrane biologique contre un gradient. Oùl'énergie est consommée. Environ 30 à 40% de l'énergie formée à la suite de réactions métaboliques dans le corps humain est consacrée à la mise en œuvre du transport actif de substances. Si l'on considère le fonctionnement des reins humains, environ 70 à 80 % de l'oxygène consommé est dépensé pour le transport actif.
Transport passif de substances
il implique le transfert de diverses substances à travers des membranes biologiques selon divers gradients. Ces dégradés peuvent être:
- gradient de potentiel électrochimique;
- gradient de concentration de substance;
- gradient de champ électrique;
- gradient de pression osmotique et autres.
Le processus de mise en œuvre du transport passif ne nécessite aucune consommation d'énergie. Elle peut se produire par diffusion facilitée et simple. Comme nous le savons, la diffusion est un mouvement chaotique des molécules d'une substance dans divers milieux, qui est dû à l'énergie des vibrations thermiques d'une substance.
Si une particule d'une substance est électriquement neutre, la direction dans laquelle la diffusion se produira est déterminée par la différence de concentration des substances contenues dans le milieu qui sont séparées par la membrane. Par exemple, entre les compartiments de la cellule, à l'intérieur de la cellule et à l'extérieur de celle-ci. Si les particules d'une substance, ses ions ont une charge électrique, la diffusion dépendra non seulement de la différence de concentration, mais également de l'amplitude de la charge de la substance donnée, de la présence et des signes de charge des deux côtés de la membrane. L'amplitude du gradient électrochimiqueest déterminé par la somme algébrique des gradients électriques et de concentration à travers la membrane.
Qu'est-ce qui assure le transport à travers la membrane ?
Le transport membranaire passif est possible en raison de la présence de gradients de concentration de substance, de la pression osmotique entre les différents côtés de la membrane cellulaire ou de la charge électrique. Par exemple, le taux moyen d'ions Na+ contenus dans le plasma sanguin est d'environ 140 mM/l, et sa teneur dans les érythrocytes est environ 12 fois plus élevée. Un tel gradient, exprimé en différence de concentration, est capable de créer une force motrice qui assure le transfert des molécules de sodium vers les globules rouges à partir du plasma sanguin.
Il convient de noter que le taux d'une telle transition est très faible en raison du fait que la membrane cellulaire se caractérise par une faible perméabilité aux ions de cette substance. Cette membrane a une perméabilité beaucoup plus grande vis-à-vis des ions potassium. L'énergie du métabolisme cellulaire n'est pas utilisée pour compléter le processus de diffusion simple.
Taux de diffusion
Le transport actif et passif de substances à travers la membrane est caractérisé par la vitesse de diffusion. Il peut être décrit à l'aide de l'équation de Fick: dm/dt=-kSΔC/x.
Dans ce cas, dm/dt est la quantité de substance qui diffuse dans une unité de temps, et k est le coefficient du processus de diffusion, qui caractérise la perméabilité de la biomembrane pour la substance diffusante. S est égal à la surface sur laquelle se produit la diffusion et ΔC exprime la différenceconcentration de substances provenant de différents côtés de la membrane biologique, tandis que x caractérise la distance entre les points de diffusion.
De toute évidence, les substances qui diffusent simultanément le long des gradients de concentrations et de champs électriques se déplaceront plus facilement à travers la membrane. Une condition importante pour la diffusion d'une substance à travers une membrane est les propriétés physiques de la membrane elle-même, sa perméabilité pour chaque substance spécifique.
Du fait que la bicouche de la membrane est formée de radicaux hydrocarbonés de phospholipides aux propriétés hydrophobes, les substances de nature hydrophobe se diffusent facilement à travers elle. Cela s'applique en particulier aux substances qui se dissolvent facilement dans les lipides, telles que les hormones thyroïdiennes et stéroïdes, ainsi qu'à certains stupéfiants.
Les ions minéraux et les substances de faible poids moléculaire qui sont de nature hydrophile se diffusent à travers les canaux ioniques membranaires passifs, qui sont formés à partir de molécules protéiques formant des canaux, et parfois à travers des défauts d'emballage membranaire des molécules phospholipidiques qui apparaissent dans la membrane cellulaire comme en raison des fluctuations thermiques.
Le transport passif à travers la membrane est un processus très intéressant. Si les conditions sont normales, des quantités importantes d'une substance ne peuvent pénétrer dans la membrane bicouche que si elles sont non polaires et de petite taille. Sinon, le transfert se fait par l'intermédiaire de protéines porteuses. Des processus similaires impliquantla protéine porteuse n'est pas appelée diffusion, mais le transport d'une substance à travers la membrane.
Diffusion facilitée
La diffusion facilitée, comme la diffusion simple, se produit le long du gradient de concentration d'une substance. La principale différence est qu'une molécule de protéine spéciale, appelée transporteur, participe au processus de transfert de substance.
La diffusion facilitée est un type de transfert passif de molécules d'une substance à travers des biomembranes, effectué le long d'un gradient de concentration à l'aide d'un support.
États des protéines de transfert
La protéine porteuse peut être dans deux états conformationnels. Par exemple, dans l'état A, cette protéine peut avoir une affinité pour la substance qu'elle transporte, ses sites de liaison pour la substance sont tournés vers l'intérieur, ce qui entraîne la formation d'un pore ouvert d'un côté de la membrane.
Une fois que la protéine s'est liée à la substance transférée, sa conformation change et elle passe à l'état B. Avec cette transformation, le porteur perd son affinité pour la substance. De la connexion avec le support, il est libéré et se déplace vers le pore déjà de l'autre côté de la membrane. Après le transfert de la substance, la protéine porteuse change à nouveau de conformation, retournant à l'état A. Ce transport de la substance à travers la membrane est appelé uniport.
Vitesse de diffusion facilitée
Les substances de faible poids moléculaire comme le glucose peuvent être transportées à traversmembrane par diffusion facilitée. Un tel transport peut se produire du sang au cerveau, aux cellules des espaces interstitiels. Le taux de transfert de matière avec ce type de diffusion peut atteindre jusqu'à 108 particules à travers le canal en une seconde.
Comme nous le savons déjà, le taux de transport actif et passif des substances en diffusion simple est proportionnel à la différence des concentrations de la substance de part et d'autre de la membrane. Dans le cas d'une diffusion facilitée, cette vitesse augmente proportionnellement à l'augmentation de la différence de concentration de la substance jusqu'à une certaine valeur maximale. Au-dessus de cette valeur, la vitesse n'augmente pas, même si la différence de concentration des différents côtés de la membrane continue d'augmenter. La réalisation d'un tel point de vitesse maximale dans le processus de diffusion facilitée peut s'expliquer par le fait que la vitesse maximale implique l'implication de toutes les protéines porteuses disponibles dans le processus de transfert.
Quel autre concept comprend le transport actif et passif à travers les membranes ?
Échange diffusion
Ce type de transport de molécules de substance à travers la membrane cellulaire se caractérise par le fait que des molécules de la même substance situées de part et d'autre de la membrane biologique participent à l'échange. Il convient de noter qu'avec un tel transport de substances, la concentration de molécules des deux côtés de la membrane ne change pas du tout.
Un type de diffusion d'échange
L'une des variétés de diffusion d'échange est un échange dans lequelune molécule d'une substance est échangée contre deux molécules ou plus d'une autre substance. Par exemple, l'une des façons dont les ions calcium positifs sont éliminés des cellules musculaires lisses des bronches et des vaisseaux des myocytes contractiles du cœur est leur échange contre des ions sodium situés à l'extérieur de la cellule. Un ion sodium dans ce cas est échangé contre trois ions calcium. Ainsi, il y a un mouvement de sodium et de calcium à travers la membrane, qui est interdépendant. Ce type de transport passif à travers la membrane cellulaire est appelé un antiport. C'est ainsi que la cellule est capable de se débarrasser des ions calcium, présents en excès. Ce processus est nécessaire pour que les myocytes lisses et les cardiomyocytes se détendent.
Cet article a examiné le transport actif et passif de substances à travers la membrane.
