SEMIPERMEABLA MEMBRAN: EGENSKAPER, TRANSPORT, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

De semipermeabla membranen , även kallade "selektivt permeabla" är membran som tillåter passage av vissa ämnen, men förhindrar passering av andra därigenom. Dessa membran kan vara naturliga eller syntetiska.

Naturliga membran är membranen i alla levande celler, medan syntetiska membran, som kan vara av naturligt ursprung (cellulosa) eller inte, är de som syntetiseras för olika användningsområden.

Schematisk representation av ett semipermeabelt membran (Källa: Adam Rędzikowski via Wikimedia Commons)

Ett exempel på användningen av konstgjorda eller syntetiska halvpermeabla membran är de som används för njuredialysmaskiner, eller de som används för att filtrera blandningar i industrin eller i olika kemiska processer.

Passering av ämnen genom ett semipermeabelt membran sker med olika mekanismer. I cell- och syntetmembran kan detta inträffa genom diffusion genom porer med olika diametrar, som "väljer" efter storlek de ämnen som passerar membranet. Det kan också hända att ämnen kommer in genom diffusionsupplösning i membranet.

I levande celler kan ämnets passage genom membranen ske med hjälp av transportörer som verkar för eller mot ämnets koncentrationsgradienter. En gradient, i detta fall, är skillnaden i koncentration för ett ämne på båda sidorna av ett membran.

Alla celler på jorden har membran, dessa skyddar och separerar sina inre komponenter från den yttre miljön. Utan membran finns det inga celler och utan celler finns inget liv.

Eftersom dessa membran är det vanligaste exemplet på halvpermeabla membran kommer särskild tonvikt att läggas på dessa nedan.

egenskaper

De första studierna för att belysa komponenterna i biologiska membran gjordes med röda blodkroppar. I dessa studier demonstrerades närvaron av ett dubbellager som bildade membranen och sedan upptäcktes att komponenterna i dessa lager var lipider och proteiner.

Alla biologiska membran består av en dubbel lipidmatris som har olika typer av proteiner "inbäddade".

Lipidmatrisen i cellmembran består av mättade och omättade fettsyror; det senare ger membranet en viss fluiditet.

Lipider är arrangerade på ett sådant sätt att de bildar ett tvåskikt i vilket varje lipid, som har ett hydrofilt huvud (som har en affinitet för vatten) och ett eller två hydrofoba svansar (vatten fobi, avvisar vatten), har kolväte svansar. inför varandra i mitten av strukturen.

Fosfolipider är de vanligaste lipiderna som utgör biologiska membran. Dessa inkluderar fosfatidylkolin, fosfatidylinositol, fosfatidyletanolamin och fosfatidylserin.

Exempel på semipermeabelt biologiskt membran (Källa: LadyofHats via Wikimedia Commons)

Bland membranlipiderna finns också kolesterol och glykolipider, alla med amfipatiska egenskaper.

Proteinerna från semipermeabla membran är av flera typer (vissa av dessa kan ha enzymatisk aktivitet):

(1) de som bildar jonkanaler eller porer

(2) transporterproteiner

(3) proteiner som binder en cellregion till en annan och gör att vävnader bildas

(4) receptorproteiner som binder till intracellulära kaskader och

Transport

I ett semipermeabelt biologiskt membran kan transport ske genom enkel diffusion, underlättad diffusion, cotransport, aktiv transport och sekundär aktiv transport.

Enkel diffusionstransport

Vid denna typ av transport är energin som förflyttar ämnen genom membranet skillnaden i koncentration som finns för dessa ämnen på båda sidor om membranet.

Således passerar ämnena i mer → mindre mening, det vill säga från den plats där de är mer koncentrerade till den plats där de är mindre koncentrerade.

Diffusion kan uppstå eftersom ämnet späds ut i membranet eller passerar genom porer eller kanaler. Porerna eller kanalerna är av två typer: de som alltid är öppna och de som öppnas och stängs, det vill säga de är tillfälligt öppna.

Porerna som är övergående öppna i sin tur kan vara (1) spänningsberoende, det vill säga de öppnar som svar på en viss spänning och (2) ligandberoende, som måste binda till någon specifik kemikalie för att öppna.

Transport genom underlättad diffusion

I detta fall flyttar en transportör ämnet som ska transporteras från ena sidan av membranet till den andra. Dessa transportörer är membranproteiner som kan vara permanent på membranet eller i vesiklar som smälter till det vid behov.

Dessa transportörer arbetar också för koncentrationsgradienterna för de ämnen som de transporterar.

Dessa typer av transporter kräver inte energiförbrukning och kallas därför passiva transporter, eftersom de förekommer för en koncentrationsgradient.

Co-transport

En annan typ av passiv transport genom semipermeabla membran kallas cotransport. I detta fall används en substans koncentrationsgradient för samtidig transport av en annan mot dess gradient.

Denna typ av transport kan vara i två former: symport, där de två ämnena transporteras i samma riktning, och antisport, där ett ämne transporteras i en riktning och det andra i motsatt riktning.

Aktiv membrantransport

Dessa kräver energi och de som är kända använder ATP, varför de kallas ATPaser. Dessa transportörer med enzymatisk aktivitet hydrolyserar ATP för att erhålla den energi som krävs för ämnets rörelse mot deras koncentrationsgradient.

Tre typer av ATPases är kända:

Na + / K + -pumparna och kalciumpumparna (kalcium-ATPaser). Dessa har en struktur bildad av en a och en ß-subenhet inbäddad i membranet.

ATPaser V och ATPaser F, som har en karakteristisk stamform bestående av flera underenheter och ett huvud som roterar runt stamunderenheterna.

ATPaser V tjänar till att pumpa vätejoner mot en koncentrationsgradient, i magen och i lysosomer, till exempel. I vissa vesiklar, till exempel dopaminerga, finns vätebomber av denna typ som pumpar H + i vesiklarna.

F ATPaserna utnyttjar H + -gradienten så att de reser genom dess struktur och tar ADP och P och bildar ATP, det vill säga istället för att hydrolysera ATP, de syntetiserar den. Dessa finns i membranen i mitokondrierna.

Sekundär aktiv transport

Det är den transporten som använder den elektrokemiska gradienten som genereras av ett ATPas drar ett annat ämne mot lutningen. Det vill säga att transporten av den andra substansen mot dess koncentrationsgradient inte är direkt kopplad till användningen av ATP av transportermolekylen.

Funktioner

I levande celler gör närvaron av semipermeabla membran det möjligt att bibehålla koncentrationer av ämnen helt annorlunda från samma ämnen i den extracellulära miljön.

Trots dessa koncentrationsskillnader och förekomsten av öppna kanaler eller porer för vissa ämnen, slipper dessa molekyler inte in eller kommer in, såvida inte vissa villkor behövs eller ändras.

Anledningen till detta fenomen är att det finns en elektrokemisk jämvikt som gör att skillnaderna i koncentration över membranen kompenserar med den elektriska gradienten som genereras av de diffunderbara jonerna och detta inträffar eftersom vissa ämnen inte kan komma ut inuti cellerna. .

referenser

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Väsentlig cellbiologi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molecular Biology of The Cell (5: e upplagan). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
3. Berne, R., & Levy, M. (1990). Fysiologi. Mosby; Internationell Ed-utgåva.
4. Fox, SI (2006). Human Physiology (9: e upplagan). New York, USA: McGraw-Hill Press.
5. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press.