Permeabilitatea membranei: funcție, rol și boli

Permeabilitatea membranei caracterizează permeabilitatea molecule prin membranele celulare. Toate celulele sunt delimitate de spațiul intercelular de biomembrană și conțin simultan organite celulare care sunt ele însele înconjurate de membrane. Permeabilitatea membranelor este necesară pentru fluxul lin al reacțiilor biochimice.

Ce este permeabilitatea membranei?

Permeabilitatea membranei caracterizează permeabilitatea molecule prin membranele celulare. Permeabilitatea membranei este definită ca permeabilitatea biomembranelor la fluide și substanțe dizolvate. Cu toate acestea, membranele celulare nu sunt permeabile tuturor substanțelor. Prin urmare, ele sunt numite și membrane semipermeabile (membrane semipermeabile). Biomembranele constau din două straturi de fosfolipide, care sunt permeabile la gaze precum oxigen or carbon dioxid, precum și substanțe nepolare liposolubile. Aceste substanțe pot trece prin membrane prin difuzie normală. Polar și hidrofil molecule nu au voie să treacă. Ele pot fi transportate doar prin membrană prin procese de transport pasive sau active. Membranele protejează spațiul intracelular și spațiul din organitele celulare. Acestea asigură menținerea condițiilor chimice și fizice specifice pentru reacții biochimice importante fără interferențe din exterior. Permeabilitatea membranelor asigură transportul selectiv al substanțelor vitale din spațiul extracelular în celulă și expulzarea produselor metabolice din celulă. Același lucru este valabil și pentru organele celulare individuale.

Funcția și sarcina

Membranele sunt imperative pentru progresia netulburată a reacțiilor biochimice vitale în celule și organite celulare. Permeabilitatea membranei este la fel de vitală pentru alimentarea celulelor cu substanțe nutritive importante, cum ar fi proteine, carbohidrati sau grăsimi. Minerale, vitamine și alte substanțe active trebuie, de asemenea, să poată trece prin membrană. În același timp, sunt produse produse metabolice care trebuie eliminate din celulă. Cu toate acestea, membranele sunt permeabile doar moleculelor lipofile și moleculelor mici de gaz, cum ar fi oxigen or carbon dioxid. Moleculele polare hidrofile sau chiar mari pot trece doar prin membrană prin procese de transport. Există căi pasive și active de transport cu membrană în acest scop. Transportul pasiv funcționează fără a furniza energie în direcția unui potențial sau concentrare gradient. Moleculele lipofile mai mici sau moleculele de gaz sunt supuse difuziei normale. Pentru moleculele mai mari, difuzia normală nu mai este posibilă. Aici, anumite transporturi proteine sau proteinele de canal pot facilita transportul. Transportul proteine întinde membrana ca un tunel. Moleculele polare mai mici pot fi trecute prin acest tunel prin acțiunea polarului aminoacizi. Acest lucru permite, de asemenea, transportul ionilor mici încărcați prin tunel. O altă posibilitate de transport pasiv rezultă din acțiunea proteinelor purtătoare specializate pentru anumite molecule. Astfel, atunci când molecula andochează, își schimbă conformația și o transportă astfel prin membrană. Transportul activ cu membrană necesită furnizarea de energie. Molecula corespunzătoare este transportată împotriva a concentrare gradient sau gradient electric. Procesele de furnizare a energiei rezultă din hidroliza ATP, acumularea unui gradient de încărcare sub forma unui câmp electric sau creșterea entropiei prin construirea unui concentrare gradient. Pentru substanțele care nu pot pătrunde deloc în membrană, este disponibilă endocitoza sau exocitoza. În endocitoză, o picătură de lichid este încorporată prin invaginare a biomembranei și transportată în celulă. Aceasta creează așa-numitul endosom, care transportă substanțe importante în citoplasmă. În timpul exocitozei, deșeurile din citoplasmă sunt transportate spre exterior de vezicule de transport învelite cu membrană.

Boli și tulburări

Tulburările permeabilității membranei pot conduce la diferite stări de boală. Modificările afectează permeabilitatea diferiților ioni. Tulburările permeabilității membranei sunt, de asemenea, adesea rezultatul bolilor cardiovasculare. În acest caz, electrolitul echilibra ale corpului pot fi afectate. Cu toate acestea, multe cauze ereditare provoacă, de asemenea, tulburări de permeabilitate a membranei. Diferite proteine ​​sunt implicate în asamblarea membranei și sunt responsabile pentru funcționarea corectă a stratului dublu lipidic. Modificările genetice ale anumitor proteine ​​sunt responsabile, printre altele, de modificările permeabilității membranei. Un exemplu este boala miotonia congenită Thomsen. Această boală este o tulburare determinată genetic a funcției musculare. În acest caz, a genă este mutat că codurile pentru clorură canale de fibra musculara membrane. Permeabilitatea clorură ioni este redus. Acest lucru are ca rezultat mai ușor fibra musculara depolarizare decât la persoanele sănătoase. Tendința de contracție musculară este crescută, care este percepută ca rigiditate. De exemplu, un pumn închis poate fi deschis numai cu o anumită întârziere. De asemenea, ochii pot fi deschiși numai după 30 de secunde după închidere, ceea ce se numește pleoapă-lag. În plus, există boală autoimună care sunt îndreptate în mod specific împotriva biomembranelor. În acest context, este cunoscut așa-numitul sindrom antifosfolipidic (APS). În această boală, a corpului sistemului imunitar este îndreptat împotriva proteinelor care sunt legate de fosfolipide a membranei. Ca urmare, sânge devine mai coagulabil. Probabilitatea de inimă atacuri, accidente vasculare cerebrale și embolii pulmonare este crescută. Tulburările permeabilității membranei se găsesc și în așa-numitele mitocondriopatii. În mitocondriile, energia se obține din arderea de carbohidrati, grăsimi și proteine. mitocondriile sunt organite celulare care sunt, de asemenea, înconjurate de o membrană. În cadrul acestor centrale energetice, radicalii liberi sunt produși într-un grad înalt. Dacă acestea nu sunt capturate, se produc deteriorări ale membranelor. Acest lucru limitează sever funcția mitocondriile. Cu toate acestea, există multe motive pentru eficiența redusă a eliminatorilor de radicali.