Uma célula tem muitas tarefas a cumprir. Uma de suas funções mais importantes é manter um ambiente saudável dentro da célula. Isso requer o controle das concentrações intracelulares de várias moléculas, como íons, gases dissolvidos e compostos bioquímicos. Um gradiente de concentração é uma diferença na concentração de uma substância em uma região. Em microbiologia, a membrana celular cria gradientes de concentração.
A membrana celular
Uma membrana celular é composta de dupla camada de fosfolipídios, que são moléculas contendo uma cabeça de fosfato e duas caudas lipídicas. As cabeças se alinham ao longo dos limites internos e externos da membrana, enquanto as caudas preenchem o espaço entre elas. A membrana celular tem permeabilidade seletiva - as caudas impedem que moléculas grandes ou carregadas se difundam através da membrana celular, enquanto moléculas pequenas e lipossolúveis podem escapar. A permeabilidade seletiva pode criar gradientes de concentração através da membrana que requerem proteínas transmembranares especiais para serem superados.
Difusão Passiva
Pequenas moléculas não polares podem se difundir através de uma membrana celular com base no gradiente de concentração da molécula. Uma molécula não polar tem uma carga elétrica relativamente uniforme e neutra. Por exemplo, o oxigênio é apolar e difunde-se livremente através de uma membrana celular. As células do sangue transportam as moléculas de oxigênio para os espaços ao redor das células, criando uma concentração relativamente alta de O2. Uma célula continuamente metaboliza o oxigênio, criando um gradiente de concentração entre o interior e o exterior da célula. O2 se difunde através da membrana devido a esse gradiente. Água e dióxido de carbono, embora polar, são pequenos o suficiente para se difundir através da membrana celular sem auxílio.
Receptores do Canal Ion
Um íon é um átomo ou molécula com um número diferente de prótons e elétrons - - carrega uma carga elétrica. Certos íons, incluindo os de sódio, potássio e cálcio, são importantes para o funcionamento normal de uma célula. Os lipídios rejeitam os íons, mas a membrana celular é salpicada de proteínas chamadas de receptores dos canais iônicos, que ajudam a controlar as concentrações de íons dentro da célula. A bomba de sódio e potássio usa a molécula de energia da célula, trifosfato de adenosina ou ATP, para superar o gradiente de concentração, permitindo o movimento do sódio para fora da célula e o potássio para dentro da célula. Outras bombas dependem de forças eletrodinâmicas, em vez de ATP, para transportar íons através da membrana.
Proteínas transportadoras
Grandes moléculas não podem se difundir através dos lipídios na membrana celular. Proteínas portadoras dentro da membrana fornecem o serviço de balsa, usando transporte ativo ou difusão facilitada. O transporte ativo requer que a célula use o ATP para mover a molécula grande contra o gradiente de concentração. Receptores dentro de proteínas ativas de transporte se ligam a passageiros específicos, e o ATP permite que a proteína transloque seu passageiro através da membrana. A difusão facilitada não precisa de energia bioquímica da célula. Portadores que usam difusão facilitada atuam como gatekeepers que abrem e fecham com base na concentração e gradientes elétricos.
