Membrānas caurlaidība raksturo molekulas caur šūnu membrānām. Visas šūnas no starpšūnu telpas norobežo biomembrānas un vienlaikus satur šūnu organoīdus, kurus pašas ieskauj membrānas. Membrānu caurlaidība ir nepieciešama vienmērīgai bioķīmisko reakciju plūsmai.
Kas ir membrānas caurlaidība?
Membrānas caurlaidība raksturo molekulas caur šūnu membrānām. Membrānas caurlaidība tiek definēta kā biomembrānu caurlaidība šķidrumos un izšķīdušās vielās. Tomēr šūnu membrānas nav caurlaidīgas visām vielām. Tāpēc tos sauc arī par puscaurlaidīgām membrānām (puscaurlaidīgām membrānām). Biomembrānas sastāv no diviem fosfolipīdu slāņiem, kas ir caurlaidīgi tādām gāzēm kā skābeklis or ogleklis dioksīds, kā arī lipīdos šķīstošas nepolāras vielas. Šīs vielas caur normālu difūziju var iziet cauri membrānām. Polārs un hidrofils molekulas nav atļauts iziet cauri. Caur membrānu tos var pārvadāt tikai ar pasīviem vai aktīviem transporta procesiem. Membrānas aizsargā intracelulāro telpu un telpu šūnu organoīdos. Tie nodrošina īpašu ķīmisko un fizikālo apstākļu uzturēšanu svarīgām bioķīmiskām reakcijām bez traucējumiem no ārpuses. Membrānu caurlaidība nodrošina selektīvu vitāli svarīgu vielu transportēšanu no ārpusšūnu telpas šūnā un vielmaiņas produktu izvadīšanu no šūnas. Tas pats attiecas uz atsevišķu šūnu organoīdiem.
Funkcija un uzdevums
Membrānas ir nepieciešamas vitāli svarīgu bioķīmisko reakciju netraucētai progresēšanai šūnās un šūnu organellos. Membrānas caurlaidība ir vienlīdz svarīga šūnu apgādei ar svarīgām uzturvielām, piemēram, proteīni, ogļhidrāti vai tauki. Minerāli, vitamīni un citām aktīvajām vielām arī jāspēj iziet cauri membrānai. Tajā pašā laikā tiek ražoti vielmaiņas produkti, kas jāiznīcina no šūnas. Tomēr membrānas ir caurlaidīgas tikai lipofīlām molekulām un mazām gāzes molekulām, piemēram, skābeklis or ogleklis dioksīds. Polārās hidrofilās vai pat lielās molekulas caur membrānu var iziet tikai ar transporta procesu starpniecību. Šim nolūkam ir pasīvi un aktīvi membrānas transporta veidi. Pasīvais transports darbojas, nepiegādājot enerģiju potenciālā virzienā koncentrācija gradients. Mazākas lipofilās molekulas vai gāzes molekulas tiek pakļautas normālai difūzijai. Lielākām molekulām normāla difūzija vairs nav iespējama. Lūk, noteikts transports proteīni vai kanālu olbaltumvielas var atvieglot transportu. Transports proteīni stiept membrānu kā tuneli. Caur šo tuneli caur polāro darbību var izvadīt mazākas polārās molekulas aminoskābes. Tas arī ļauj transportēt mazus uzlādētos jonus pa tuneli. Vēl viena pasīva transporta iespēja rodas no nesēju olbaltumvielu darbības, kas ir specializētas noteiktām molekulām. Tādējādi, kad molekula piestāj, viņi maina savu konformāciju un tādējādi to transportē pa membrānu. Aktīvai membrānas transportēšanai nepieciešama enerģijas padeve. Atbilstošā molekula tiek transportēta pret a koncentrācija gradients vai elektriskais gradients. Enerģijas piegādes procesi rodas ATP hidrolīzes, lādiņa gradienta izveidošanās elektriskā lauka veidā vai entropijas palielināšanās rezultātā, veidojot koncentrācija gradients. Vielām, kas vispār nevar iekļūt membrānā, ir pieejama endocitoze vai eksocitoze. Endocitozē šķidruma piliens tiek iestrādāts caur ieslodzījums biomembrānas un transportē šūnā. Tas rada tā saukto endosomu, kas transportē svarīgas vielas citoplazmā. Eksocitozes laikā atkritumus citoplazmā izvada ar membrānu aptverošām transporta vezikulām.
Slimības un traucējumi
Membrānas caurlaidības traucējumi var vadīt dažādiem slimību stāvokļiem. Izmaiņas ietekmē dažādu jonu caurlaidību. Membrānas caurlaidības traucējumi arī bieži ir sirds un asinsvadu slimību rezultāts. Šajā gadījumā elektrolīts līdzsvarot var ietekmēt ķermeņa daļu. Tomēr daudzi iedzimti cēloņi izraisa arī membrānas caurlaidības traucējumus. Dažādi proteīni ir iesaistīti membrānas montāžā un ir atbildīgi par dubultā lipīdu slāņa pareizu darbību. Atsevišķu olbaltumvielu ģenētiskās izmaiņas cita starpā ir atbildīgas par membrānas caurlaidības izmaiņām. Viens piemērs ir slimība myotonia congenita Thomsen. Šī slimība ir ģenētiski noteikts muskuļu darbības traucējums. Šajā gadījumā a gēns ir mutēts, ka kodi hlorīds kanāli muskuļu šķiedra membrānas. Gaisa caurlaidība hlorīds joni ir samazināti. Tā rezultātā ir vieglāk muskuļu šķiedra depolarizācija nekā veseliem indivīdiem. Tiek palielināta muskuļu kontrakcijas tendence, kas tiek uztverta kā stīvums. Piemēram, slēgtu dūri var atvērt tikai ar noteiktu kavēšanos. Arī acis var atvērt tikai pēc 30 sekundēm pēc aizvēršanas, ko sauc plakstiņš-lag. Turklāt ir autoimūnas slimības kas īpaši vērsti pret biomembrānām. Šajā kontekstā ir zināms tā sauktais antifosfolipīdu sindroms (APS). Šajā slimībā ķermeņa imūnā sistēma ir vērsts pret olbaltumvielām, kas ir saistītas ar fosfolipīdi membrānas. Tā rezultātā asinis kļūst sarecinošāka. Varbūtība sirds palielinās uzbrukumi, insultu un plaušu embolijas. Membrānas caurlaidības traucējumi ir sastopami arī tā sauktajās mitohondriopātijās. Iekš mitohondriji, enerģiju iegūst, sadedzinot ogļhidrāti, tauki un olbaltumvielas. mitohondriji ir šūnu organoīdi, kurus arī ieskauj membrāna. Šajās enerģijas elektrostacijās lielā mērā rodas brīvie radikāļi. Ja tie netiek notverti, rodas membrānu bojājumi. Tas stipri ierobežo mitohondriji. Tomēr radikālo uztvērēju samazinātajai efektivitātei ir daudz iemeslu.
