Propusnost membrane karakterizira propusnost molekule kroz stanične membrane. Sve stanice su biomembranama razgraničene iz međustaničnog prostora i istovremeno sadrže stanične organele koje su same okružene membranama. Propusnost membrana neophodna je za nesmetan protok biokemijskih reakcija.
Što je propusnost membrane?
Propusnost membrane karakterizira propusnost molekule kroz stanične membrane. Propusnost membrane definira se kao propusnost biomembrana za tekućine i otopljene tvari. Međutim, stanične membrane nisu propusne za sve tvari. Stoga se nazivaju i polupropusne membrane (polupropusne membrane). Biomembrane se sastoje od dva fosfolipidna sloja, koji su propusni za plinove poput kisik or ugljen dioksid, kao i nepolarne tvari topive u lipidima. Te tvari mogu proći kroz membrane normalnom difuzijom. Polarni i hidrofilni molekule ne smiju prolaziti. Kroz membranu se mogu transportirati samo pasivnim ili aktivnim transportnim postupcima. Membrane štite unutarćelijski prostor i prostor unutar staničnih organela. Osiguravaju održavanje specifičnih kemijskih i fizikalnih uvjeta za važne biokemijske reakcije bez interferencije izvana. Propusnost membrana osigurava selektivni transport vitalnih tvari iz izvanstaničnog prostora u stanicu i izbacivanje metaboličkih proizvoda iz stanice. Isto vrijedi i za pojedine stanične organele.
Funkcija i zadatak
Membrane su imperativ za nesmetano napredovanje vitalnih biokemijskih reakcija unutar stanica i staničnih organela. Propusnost membrane je podjednako važna za opskrbu stanica važnim hranjivim tvarima poput proteini, ugljikohidrati ili masti. Minerali, vitamini a druge aktivne tvari također moraju moći prolaziti kroz membranu. Istodobno se proizvode metabolički proizvodi koji se moraju ukloniti iz stanice. Međutim, membrane su propusne samo za lipofilne molekule i male molekule plina kao što su kisik or ugljen dioksid. Polarne hidrofilne ili čak velike molekule mogu kroz membranu proći samo transportnim procesima. U tu svrhu postoje pasivni i aktivni načini prijenosa membrane. Pasivni transport djeluje bez opskrbe energijom u smjeru potencijalnog ili koncentracija gradijent. Manje lipofilne molekule ili molekule plina podliježu normalnoj difuziji. Za veće molekule normalna difuzija više nije moguća. Evo, određeni prijevoz proteini ili kanalizirani proteini mogu olakšati transport. Prijevoz proteini raspon opne poput tunela. Kroz ovaj tunel mogu proći manje polarne molekule djelovanjem polarnih aminokiseline. To također omogućuje transport malih nabijenih iona kroz tunel. Druga mogućnost pasivnog transporta proizlazi iz djelovanja proteina nosača koji su specijalizirani za određene molekule. Dakle, kada molekula pristane, oni mijenjaju svoju konformaciju i tako je prenose preko membrane. Aktivni membranski transport zahtijeva opskrbu energijom. Odgovarajuća molekula se transportira protiv a koncentracija gradijent ili električni gradijent. Procesi opskrbe energijom rezultat su hidrolize ATP-a, stvaranja gradijenta naboja u obliku električnog polja ili povećanja entropije stvaranjem koncentracija gradijent. Za tvari koje uopće ne mogu prodrijeti kroz membranu dostupne su endocitoza ili egzocitoza. U endocitozi se kapljica tekućine ugradi kroz invaginacije biomembrane i transportiran u stanicu. To stvara takozvani endosom, koji transportira važne tvari u citoplazmu. Tijekom egzocitoze, otpadne tvari u citoplazmi prenose se membranskim omotačem.
Bolesti i poremećaji
Poremećaji propusnosti membrane mogu dovesti na razna bolesna stanja. Promjene utječu na propusnost različitih iona. Poremećaji propusnosti membrane također su često rezultat kardiovaskularnih bolesti. U ovom slučaju, elektrolit uravnotežiti tijela može biti pogođena. Međutim, mnogi nasljedni uzroci uzrokuju i poremećaje propusnosti membrane. Razni proteini sudjeluju u sastavljanju membrane i odgovorni su za ispravnu funkciju dvostrukog lipidnog sloja. Genetske promjene određenih proteina odgovorne su, između ostalog, za promjene propusnosti membrane. Jedan od primjera je bolest myotonia congenita Thomsen. Ova bolest je genetski uvjetovan poremećaj mišićne funkcije. U ovom slučaju, a gen je mutiran da kodira za klorid kanali od mišićna vlakna opne. Propusnost klorid ioni su smanjeni. To rezultira lakšim mišićna vlakna depolarizacija nego kod zdravih osoba. Povećana je tendencija kontrakcije mišića, što se doživljava kao ukočenost. Primjerice, zatvorenu šaku možete otvoriti samo s određenim kašnjenjem. Također se oči mogu otvoriti tek nakon 30 sekundi nakon zatvaranja, što se naziva očni kapak-zaštitnik. Nadalje, postoje autoimune bolesti koji su posebno usmjereni protiv biomembrana. U tom kontekstu poznat je takozvani antifosfolipidni sindrom (APS). U ovoj bolesti, tijelo imunološki sustav usmjeren je protiv proteina koji su vezani za fosfolipidi membrane. Kao rezultat, krv postaje koagulabilnija. Vjerojatnost za srce napadi, moždani udari i plućne embolije su povećani. Poremećaji propusnosti membrane nalaze se i u takozvanim mitohondriopatijama. U mitohondriji, energija se dobiva izgaranjem ugljikohidrati, masti i proteini. Mitohondriji su stanične organele koje su također okružene membranom. Unutar ovih energetskih elektrana u velikoj se mjeri proizvode slobodni radikali. Ako se ovi ne uhvate, dolazi do oštećenja membrana. To ozbiljno ograničava funkciju mitohondriji. Međutim, postoji mnogo razloga za smanjenu učinkovitost uklanjanja radikala.
