Membránáteresztő képesség

A Membránáteresztő képesség jellemzi a molekulák permeabilitását a sejtmembránon keresztül. Az összes sejtet biomembránok választják el az intercelluláris térről, és egyidejűleg tartalmaznak sejteket, amelyeket viszont membránok vesznek körül. A membránok permeabilitása szükséges a biokémiai reakciók zökkenőmentes futtatásához.

Mi a membrán permeabilitása?

A membránpermeabilitást úgy határozzuk meg, mint a biomembrán folyadékok és oldott anyagok permeabilitása. A sejtmembránok azonban nem minden anyag számára átjárhatók. Ezért féligpermeábilis membránoknak (féligáteresztő membránoknak) is hivatkoznak.

A biomembránok két foszfolipid rétegből állnak, amelyek átjárhatók a gázokra, például oxigénre vagy szén-dioxidra, valamint lipidben oldódó, nem poláros anyagokra. Ezek az anyagok normál diffúzióval átjuthatnak a membránokon. A poláris és a hidrofil molekulák nem engedhetők át. Csak membránon keresztül lehet passzív vagy aktív szállítási eljárásokkal szállítani.

A membránok megvédik a belső sejtteret és a sejtekben lévő teret. Biztosítják a fontos biokémiai reakciók különleges kémiai és fizikai feltételeinek fenntartását külső beavatkozás nélkül.

A membránok permeabilitása biztosítja a létfontosságú anyagok szelektív szállítását az extracelluláris térből a sejtbe és az anyagcserék eltávolítását a sejtből. Ugyanez vonatkozik az egyes sejt-organellákra.

Funkció és feladat

A membránok feltétlenül szükségesek a sejtekben és a sejtekben a létfontosságú biokémiai reakciók zavartalan folyamatához. A membránpermeabilitás ugyanolyan létfontosságú, hogy a sejteket fontos tápanyagokkal, például fehérjékkel, szénhidrátokkal vagy zsírokkal elláthassuk. Az ásványi anyagoknak, vitaminoknak és más aktív összetevőknek is képeseknek lehetnek átjutni a membránon. Ugyanakkor olyan anyagcseretermékeket hoznak létre, amelyeket meg kell ártalmatlanítani a sejtből.

A membránok azonban csak a lipofil molekulák és a kis gázmolekulák, például az oxigén vagy a szén-dioxid számára átjárhatók. A poláris, hidrofil vagy nagy molekulák csak a membránon keresztül szállíthatók szállítási folyamatok útján. Ehhez passzív és aktív lehetőségek vannak a membránszállításra.

A passzív szállítás anélkül működik, hogy energiát szolgáltatna a potenciál vagy a koncentráció-gradiens irányába. Kisebb lipofil molekulák vagy gázmolekulák normál diffúziónak vannak kitéve. Nagyobb molekulák esetén a normális diffúzió már nem lehetséges. Bizonyos transzportfehérjék vagy csatornafehérjék megkönnyíthetik a transzportot itt. A transzportfehérjék átjárják a membránt, mint egy alagút. Kisebb poláris molekulák áthaladhatnak ezen az alagúton a poláris aminosavak hatására. Ez lehetővé teszi a kis töltésű ionok szállítását az alagúton keresztül.

Egy másik passzív transzport lehetőség bizonyos hordozókra specializálódott vivőfehérjék hatására. Amikor a molekula dokkolt, megváltoztatják konformációjukat és átjuttatják a membránon.

Aktív membránszállítás esetén energiaellátásra van szükség. A megfelelő molekulát egy koncentráció-gradiens vagy egy elektromos gradiens ellen szállítják. Az energiaellátási folyamatok az ATP hidrolíziséből, a töltési gradiens felépítéséből és elektromos mező formájában, vagy az entrópia növekedéséből adódnak a koncentráció-gradiens felépítésével.

Endocitózis vagy exocitózis áll rendelkezésre olyan anyagok esetében, amelyek egyáltalán nem tudnak áthatolni a membránon. Endocitózisban a biomembrán invaginálása csepp folyadékot vesz fel, és a sejtbe továbbítja. Ez létrehoz egy úgynevezett endoszómát, amely fontos anyagokat szállít a citoplazmába. Az exocitózis során a citoplazmában a hulladéktermékeket membránnal borított szállító hólyagok vezetik tovább.

Betegségek és betegségek

A membránpermeabilitás zavarai különféle betegségekhez vezethetnek. A változások befolyásolják a különféle ionok permeabilitását. A membránpermeabilitási rendellenességek gyakran a szív-érrendszeri betegségek következményei. Ez befolyásolhatja a test elektrolit-egyensúlyát.

Számos örökletes ok membránpermeabilitási rendellenességeket is okozhat. Különböző fehérjék vesznek részt a membrán szerkezetében és felelősek a lipid kettős réteg megfelelő működéséért. Bizonyos fehérjék genetikai változásai között szerepel többek között a membrán permeabilitása.

Ennek egyik példája a Myotonia congenita Thomsen betegség. Ez a betegség az izomműködés genetikai rendellenessége. Az izomrostmembránok kloridcsatornáit kódoló gén mutálódik. A klorid-ionok permeabilitása csökken. Ez könnyebb izomrost-depólarizációhoz vezet, mint egészséges embereknél. Növekszik az izom összehúzódási hajlandósága, amelyet merevségnek éreznek. Például egy zárt ököl csak bizonyos késleltetéssel nyitható meg. A szemeket csak a becsukást követő 30 másodperc múlva lehet kinyitni, az úgynevezett fedél-lag.

Vannak olyan autoimmun betegségek is, amelyek kifejezetten a biomembránokat célozzák meg. Ebben az összefüggésben ismert az úgynevezett antifoszfolipid szindróma (APS). Ebben a betegségben a test immunrendszere a fehérjék ellen irányul, amelyek a membrán foszfolipideihez vannak kötve. Ennek eredménye a vér fokozott véralvadása. Növekszik a szívroham, stroke és tüdőembólia valószínűsége.

A membrán permeabilitás zavarai az úgynevezett mitokondriopathiákban is megtalálhatók. A mitokondriumokban az energia a szénhidrátok, zsírok és fehérjék elégetéséből származik. A mitokondriumok olyan sejtes organellák, amelyeket szintén egy membrán vesz körül. Ezekben az energiaerőművekben számos szabad gyök keletkezik. Ha ezeket nem rögzítik, a membránok megsérülnek. Ez súlyosan korlátozza a mitokondriumok működését. A radikális megtisztítók hatékonyságának csökkentésének okai azonban változatosak.