Мембранната пропускливост характеризира пропускливостта на молекули през клетъчните мембрани. Всички клетки са отделени от междуклетъчното пространство чрез биомембрани и едновременно съдържат клетъчни органели, които самите са заобиколени от мембрани. Пропускливостта на мембраните е необходима за плавното протичане на биохимичните реакции.
Какво представлява мембранната пропускливост?
Мембранната пропускливост характеризира пропускливостта на молекули през клетъчните мембрани. Мембранната пропускливост се определя като пропускливостта на биомембраните за течности и разтворени вещества. Клетъчните мембрани обаче не са пропускливи за всички вещества. Следователно те се наричат още полупропускливи мембрани (полупропускливи мембрани). Биомембраните се състоят от два фосфолипидни слоя, които са пропускливи за газове като кислород or въглероден диоксид, както и разтворими в липиди неполярни вещества. Тези вещества могат да преминат през мембраните чрез нормална дифузия. Полярни и хидрофилни молекули нямат право да преминават. Те могат да бъдат транспортирани през мембраната само чрез пасивни или активни транспортни процеси. Мембраните защитават вътреклетъчното пространство и пространството в клетъчните органели. Те осигуряват поддържането на специфични химични и физични условия за важни биохимични реакции без намеса отвън. Пропускливостта на мембраните осигурява селективен транспорт на жизненоважни вещества от извънклетъчното пространство в клетката и изхвърлянето на метаболитни продукти от клетката. Същото важи и за отделните клетъчни органели.
Функция и задача
Мембраните са наложителни за необезпокояването на жизнените биохимични реакции в клетките и клетъчните органели. Мембранната пропускливост е също толкова жизненоважна за снабдяването на клетките с важни хранителни вещества като протеини, въглехидрати или мазнини. Полезни изкопаеми, витамини и други активни вещества също трябва да могат да преминават през мембраната. В същото време се произвеждат метаболитни продукти, които трябва да се изхвърлят от клетката. Въпреки това, мембраните са пропускливи само за липофилни молекули и малки газови молекули като кислород or въглероден диоксид. Полярните хидрофилни или дори големи молекули могат да преминат през мембраната само чрез транспортни процеси. За тази цел съществуват пасивни и активни начини за мембранен транспорт. Пасивният транспорт работи, без да доставя енергия в посока на потенциал или концентрация градиент. По-малките липофилни молекули или газовите молекули са обект на нормална дифузия. За по-големи молекули нормалната дифузия вече не е възможна. Тук, определен транспорт протеини или каналните протеини могат да улеснят транспорта. Транспортът протеини обхващат мембраната като тунел. По-малки полярни молекули могат да бъдат преминати през този тунел чрез действието на полярните аминокиселини. Това също така позволява транспортирането на малки заредени йони през тунела. Друга възможност за пасивен транспорт е резултат от действието на протеини-носители, които са специализирани за определени молекули. По този начин, когато молекулата се скачи, те променят своята конформация и по този начин я транспортират през мембраната. Активният мембранен транспорт изисква снабдяване с енергия. Съответната молекула се транспортира срещу a концентрация градиент или електрически градиент. Процесите на енергоснабдяване са резултат от хидролизата на АТФ, натрупването на градиент на заряда под формата на електрическо поле или увеличаването на ентропията чрез изграждане на концентрация градиент. За вещества, които изобщо не могат да проникнат през мембраната, е налична ендоцитоза или екзоцитоза. При ендоцитоза, капчица течност се включва през инвагинация на биомембраната и транспортирани в клетката. Това създава така наречената ендозома, която транспортира важни вещества в цитоплазмата. По време на екзоцитозата отпадъчните продукти в цитоплазмата се отвеждат навън чрез обвити с мембрана транспортни везикули.
Болести и разстройства
Нарушения на мембранната пропускливост могат олово към различни болестни състояния. Промените засягат пропускливостта на различни йони. Нарушенията на мембранната пропускливост също често са резултат от сърдечно-съдови заболявания. В този случай електролитът баланс на тялото може да бъде засегната. Въпреки това, много наследствени причини също причиняват нарушения на пропускливостта на мембраната. Различни протеини участват в сглобяването на мембраната и са отговорни за правилната функция на двойния липиден слой. Генетичните промени на някои протеини са отговорни, наред с други неща, за промените в мембранната пропускливост. Един пример е болестта myotonia congenita Thomsen. Това заболяване е генетично обусловено нарушение на мускулната функция. В този случай a ген е мутирал, че кодира за хлорид канали на мускулни влакна мембрани. Пропускливостта на хлорид йони се намалява. Това води до по-лесно мускулни влакна деполяризация, отколкото при здрави индивиди. Тенденцията към мускулно съкращаване е повишена, което се възприема като скованост. Например, затворен юмрук може да се отвори само с известно забавяне. Също така очите могат да се отворят само след 30 секунди след затваряне, което се нарича клепач-закъснение. Освен това има автоимунни заболявания които са специално насочени срещу биомембраните. В този контекст е известен така нареченият антифосфолипиден синдром (APS). При това заболяване, на тялото имунната система е насочен срещу протеини, които са свързани с фосфолипиди на мембраната. В резултат на това кръв става по-коагулируема. Вероятността за сърце пристъпи, инсулти и белодробни емболии се увеличава. Нарушения на мембранната пропускливост се откриват и в така наречените митохондриопатии. В митохондрии, енергията се получава от изгарянето на въглехидрати, мазнини и протеини. Митохондриите са органели на клетките, които също са заобиколени от мембрана. В тези енергийни централи се произвеждат свободни радикали в голяма степен. Ако те не бъдат заловени, настъпва повреда на мембраните. Това силно ограничава функцията на митохондрии. Има обаче много причини за намалената ефективност на радикалните чистачи.
