Permeabilitatea membranei

Permeabilitatea membranei caracterizează permeabilitatea moleculelor prin membrana celulară. Toate celulele sunt separate de spațiul intercelular prin biomembrane și conțin în același timp organele celulare care sunt la rândul lor înconjurate de membrane. Permeabilitatea membranelor este necesară pentru buna desfășurare a reacțiilor biochimice.

Care este permeabilitatea membranei?

Permeabilitatea membranei este definită ca permeabilitatea biomembranei pentru lichide și substanțe dizolvate. Membranele celulare, însă, nu sunt permeabile la toate substanțele. Prin urmare, ele sunt, de asemenea, denumite membrane semipermeabile (membrane semi-permeabile).

Biomembranele constau din două straturi fosfolipide care sunt permeabile la gaze precum oxigenul sau dioxidul de carbon, precum și substanțele nepolare, solubile în lipide. Aceste substanțe pot trece prin membrane prin difuzie normală. Moleculele polare și hidrofile nu sunt permise. Acestea pot fi transportate doar prin membrană prin procese de transport pasive sau active.

Membranele protejează spațiul celular interior și spațiul din organele celulare. Acestea asigură menținerea condițiilor fizice și chimice speciale pentru reacții biochimice importante, fără interferențe externe.

Permeabilitatea membranelor asigură transportul selectiv al substanțelor vitale din spațiul extracelular în celulă și îndepărtarea produselor metabolice din celulă. Același lucru este valabil și pentru organele celulare individuale.

Funcție și sarcină

Membranele sunt absolut necesare pentru procesul nedisturbat al reacțiilor biochimice vitale din celule și organele celulare. Permeabilitatea membranei este la fel de vitală pentru a putea furniza celulelor nutrienți importanți, precum proteine, carbohidrați sau grăsimi. Mineralele, vitaminele și alte ingrediente active trebuie, de asemenea, să poată trece prin membrană. În același timp, sunt create produse metabolice care trebuie eliminate din celulă.

Cu toate acestea, membranele sunt permeabile numai la molecule lipofile și mici molecule de gaz, cum ar fi oxigenul sau dioxidul de carbon. Moleculele polare, hidrofile sau mari pot fi transportate doar prin membrană prin intermediul proceselor de transport. Există opțiuni pasive și active pentru transportul membranelor în acest sens.

Transportul pasiv funcționează fără a furniza energie în direcția unui potențial sau a unui gradient de concentrare. Molecule lipofile mai mici sau molecule de gaz sunt supuse difuziei normale. Difuzarea normală nu mai este posibilă cu molecule mai mari. Anumite proteine ​​de transport sau proteine ​​de canal pot facilita transportul aici. Proteinele de transport întind membrana ca un tunel. Molecule polare mai mici pot fi trecute prin acest tunel prin acțiunea aminoacizilor polari. Aceasta permite, de asemenea, transportul ionilor mici încărcați prin tunel.

O altă opțiune de transport pasiv rezultă din acțiunea proteinelor purtătoare care se specializează în anumite molecule. Când molecula s-a fixat, își schimbă conformația și o transportă prin membrană.

În cazul transportului activ cu membrană, furnizarea de energie este necesară. Molecula corespunzătoare este transportată pe un gradient de concentrație sau un gradient electric. Procesele de alimentare cu energie rezultă din hidroliza ATP, acumularea unui gradient de încărcare sub forma unui câmp electric sau creșterea entropiei prin crearea unui gradient de concentrație.

Endocitoza sau exocitoza este disponibilă pentru substanțele care nu pot penetra deloc membrana. În endocitoză, invaginarea biomembranei preia o picătură de lichid și o transportă în celulă. Aceasta creează un așa-numit endosom, care transportă substanțe importante în citoplasmă. În timpul exocitozei, deșeurile din citoplasmă sunt realizate prin vezicule de transport acoperite de membrană.

Boli și afecțiuni

Tulburările în permeabilitatea membranei pot duce la diferite stări de boală. Modificările afectează permeabilitatea diverșilor ioni. Tulburările de permeabilitate la membrană sunt adesea rezultatul bolilor cardiovasculare. Acest lucru poate afecta echilibrul electrolitului corpului.

Cu toate acestea, multe cauze ereditare provoacă, de asemenea, tulburări de permeabilitate membrană. În structura membranei sunt implicate diverse proteine ​​și sunt responsabile pentru funcționarea corectă a stratului lipidic. Modificările genetice ale anumitor proteine ​​sunt responsabile pentru modificările permeabilității membranei, printre altele.

Un exemplu este boala Myotonia congenita Thomsen. Această boală este o tulburare genetică a funcției musculare. O genă care codifică canalele clorurii din membranele fibrelor musculare este mutată. Permeabilitatea ionilor de clor este redusă. Aceasta duce la o depolarizare mai ușoară a fibrelor musculare decât la persoanele sănătoase. Tendința de contracție musculară este crescută, care este resimțită ca rigiditate. De exemplu, un pumn închis poate fi deschis doar cu o anumită întârziere. Ochii pot fi deschisi numai după 30 de secunde de la închidere, care este cunoscut sub numele de capac-lag.

Există, de asemenea, boli autoimune care vizează în mod specific biomembranele. În acest context, este cunoscut așa-numitul sindrom antifosfolipidic (APS). În această boală, sistemul imunitar al organismului este îndreptat împotriva proteinelor care sunt legate de fosfolipidele din membrană. Rezultatul este o coagulabilitate crescută a sângelui. Probabilitatea de atacuri de cord, accidente vasculare cerebrale și embolii pulmonare este crescută.

Tulburările permeabilității membranei pot fi întâlnite și în așa-numitele mitocondriopatii. În mitocondrii, energia este obținută din arderea carbohidraților, grăsimilor și proteinelor. Mitocondriile sunt organele celulare care sunt, de asemenea, înconjurate de o membrană. Un număr mare de radicali liberi sunt produși în aceste centrale energetice. Dacă acestea nu sunt capturate, membranele vor fi deteriorate. Acest lucru limitează sever funcția mitocondriilor. Cu toate acestea, cauzele eficienței reduse a epaticilor radicali sunt diverse.