La permeabilitat de la membrana caracteritza la permeabilitat de molècules a través de membranes cel·lulars. Totes les cèl·lules són delimitades de l’espai intercel·lular per biomembranes i contenen simultàniament orgànuls cel·lulars que estan envoltats de membranes. La permeabilitat de les membranes és necessària per al bon flux de reaccions bioquímiques.
Què és la permeabilitat de la membrana?
La permeabilitat de la membrana caracteritza la permeabilitat de molècules a través de membranes cel·lulars. La permeabilitat de les membranes es defineix com la permeabilitat de les biomembranes a fluids i soluts. Tot i això, les membranes cel·lulars no són permeables a totes les substàncies. Per tant, també s’anomenen membranes semipermeables (membranes semipermeables). Les biomembranes consisteixen en dues capes de fosfolípids, que són permeables a gasos com oxigen or carboni diòxid, així com substàncies no polars liposolubles. Aquestes substàncies poden passar per les membranes per difusió normal. Polar i hidròfil molècules no se’ls permet passar. Només es poden transportar a través de la membrana mitjançant processos de transport actius o passius. Les membranes protegeixen l’espai intracel·lular i l’espai dins dels orgànuls cel·lulars. Asseguren el manteniment de condicions físiques i químiques específiques per a reaccions bioquímiques importants sense interferències de l'exterior. La permeabilitat de les membranes garanteix el transport selectiu de substàncies vitals des de l’espai extracel·lular a la cèl·lula i l’expulsió de productes metabòlics de la cèl·lula. El mateix passa amb els orgànuls cel·lulars individuals.
Funció i tasca
Les membranes són imprescindibles per a la progressió de les reaccions bioquímiques vitals dins de les cèl·lules i els orgànuls cel·lulars. La permeabilitat de les membranes és igualment vital per subministrar a les cèl·lules nutrients importants com proteïnes, hidrats de carboni o greixos. Minerals, vitamines i altres substàncies actives també han de poder passar per la membrana. Al mateix temps, es produeixen productes metabòlics que s’han d’eliminar de la cèl·lula. No obstant això, les membranes només són permeables a les molècules lipofíliques i a les molècules petites de gasos com oxigen or carboni diòxid. Les molècules hidrofíliques polars o fins i tot grans només poden passar per la membrana mitjançant processos de transport. Hi ha formes passives i actives de transport de membranes per a aquest propòsit. El transport passiu funciona sense subministrar energia en direcció a un potencial o concentració gradient. Les molècules lipòfiles més petites o molècules de gas estan subjectes a difusió normal. Per a molècules més grans, la difusió normal ja no és possible. Aquí, cert transport proteïnes o les proteïnes canalitzadores poden facilitar el transport. El transport proteïnes travessen la membrana com un túnel. Les molècules polars més petites poden passar per aquest túnel mitjançant l'acció del polar aminoàcids. Això també permet el transport de petits ions carregats a través del túnel. Una altra possibilitat de transport passiu resulta de l'acció de proteïnes portadores especialitzades en determinades molècules. Així, quan la molècula s’acobla, canvien la seva conformació i, per tant, la transporten a través de la membrana. El transport actiu de membrana requereix el subministrament d’energia. La molècula corresponent es transporta contra a concentració gradient o gradient elèctric. Els processos de subministrament d’energia són el resultat de la hidròlisi de l’ATP, l’acumulació d’un gradient de càrrega en forma de camp elèctric o l’augment de l’entropia mitjançant la creació d’un concentració gradient. Per a substàncies que no poden penetrar en absolut la membrana, hi ha disponible una endocitosi o exocitosi. En l'endocitosi, s'incorpora una goteta de líquid a través de la invaginació de la biomembrana i transportat a la cèl·lula. Això crea un anomenat endosoma, que transporta substàncies importants al citoplasma. Durant l'exocitosi, els residus del citoplasma són transportats cap a l'exterior per vesícules de transport envoltades de membrana.
Malalties i trastorns
Els trastorns de la permeabilitat de la membrana poden lead a diversos estats de malaltia. Els canvis afecten la permeabilitat de diversos ions. Els trastorns de la permeabilitat de les membranes també són sovint el resultat de malalties cardiovasculars. En aquest cas, l'electròlit equilibrar del cos es pot veure afectada. No obstant això, moltes causes hereditàries també provoquen trastorns de permeabilitat de la membrana. Diverses proteïnes participen en el muntatge de la membrana i són responsables del correcte funcionament de la doble capa lipídica. Les alteracions genètiques de certes proteïnes són responsables, entre altres coses, dels canvis en la permeabilitat de la membrana. Un exemple és la malaltia miotònia congènita de Thomsen. Aquesta malaltia és un trastorn de la funció muscular determinat genèticament. En aquest cas, a general està mutat que codifica el fitxer clorur canals de fibra muscular membranes. La permeabilitat del clorur ions es redueix. Això resulta més fàcil fibra muscular despolarització que en individus sans. S'incrementa la tendència a la contracció muscular, que es percep com a rigidesa. Per exemple, un puny tancat només es pot obrir amb un cert retard. A més, els ulls només es poden obrir al cap de 30 segons després del tancament, que es diu parpella-lag. A més, n’hi ha malalties autoimmunitàries dirigides específicament contra les biomembranes. En aquest context, es coneix l’anomenada síndrome antifosfolípida (APS). En aquesta malaltia, la del cos sistema immune està dirigit contra proteïnes lligades al fosfolípids de la membrana. Com a resultat, el fitxer sang es torna més coagulable. La probabilitat de cor augmenten els atacs, els ictus i les embolies pulmonars. Els trastorns de la permeabilitat de les membranes també es troben en les anomenades mitocondriopaties. A la mitocòndries, l'energia s'obté de la combustió de hidrats de carboni, greixos i proteïnes. Mitocòndries són orgànuls cel·lulars que també estan envoltats per una membrana. Dins d’aquestes centrals energètiques, es produeixen radicals lliures en un grau alt. Si no es capturen, es produeixen danys a les membranes. Això limita greument la funció del mitocòndries. No obstant això, hi ha moltes raons per reduir l’eficàcia dels escombriaires radicals.