- značilnosti
- Prevoz
- Preprost difuzijski transport
- Prevoz z olajšano difuzijo
- Sočasni prevoz
- Aktivni membranski transport
- Sekundarni aktivni prevoz
- Lastnosti
- Reference
V polprepustne membrane , ki se imenuje tudi "selektivno prepustna" so membrane, ki omogočajo prehod nekaterih snovi, vendar preprečuje prehod drugega skozenj. Te membrane so lahko naravne ali sintetične.
Naravne membrane so membrane vseh živih celic, sintetične membrane, ki so lahko naravnega izvora (celuloza) ali ne, so tiste, ki se sintetizirajo za različne namene.
Shematski prikaz polprepustne membrane (Vir: Adam Rędzikowski prek Wikimedia Commons)
Primer uporabnosti umetnih ali sintetičnih polprepustnih membran so tiste, ki se uporabljajo za aparate za dializo ledvic ali tiste, ki se uporabljajo za filtriranje zmesi v industriji ali v različnih kemičnih postopkih.
Prehod snovi skozi polprepustno membrano se odvija po različnih mehanizmih. V celičnih membranah in v sintetičnih membranah se to lahko zgodi z difuzijo skozi pore različnih premerov, ki "izbirajo" po velikosti snovi, ki prečkajo membrano. Lahko se zgodi tudi, da snovi vstopijo z difuzijskim raztapljanjem v membrani.
V živih celicah lahko pride do prehajanja snovi skozi membrane s pomočjo prevoznikov, ki delujejo za ali proti koncentracijskim gradientom snovi. Gradient je v tem primeru razlika v koncentraciji snovi na obeh straneh membrane.
Vse celice na zemlji imajo membrane, ki ščitijo in ločujejo svoje notranje komponente od zunanjega okolja. Brez membran ni celic in brez celic ni življenja.
Ker so te membrane najpogostejši primer polprepustnih membran, jim bomo v nadaljevanju dali poseben poudarek.
značilnosti
Prve študije za razjasnitev komponent bioloških membran so bile izvedene z uporabo rdečih krvnih celic. V teh raziskavah je bila dokazana prisotnost dvojnega sloja, ki tvori membrane, nato pa so ugotovili, da so sestavni deli teh plasti lipidi in beljakovine.
Vse biološke membrane so sestavljene iz dvojnega lipidnega matriksa, ki vsebuje različne vrste beljakovin.
Lipidni matriks celičnih membran je sestavljen iz nasičenih in nenasičenih maščobnih kislin; slednji dajejo membrani določeno tekočnost.
Lipidi so razporejeni tako, da tvorijo dvoplast, v katerem ima vsak lipid, ki ima hidrofilno glavo (ki ima afiniteto do vode) in eno ali dve hidrofobni repi (vodna fobija, odbija vodo), ima ogljikovodikove repo. obrnjeni drug proti drugemu v središču konstrukcije.
Fosfolipidi so najpogostejši lipidi, ki sestavljajo biološke membrane. Sem spadajo fosfatidilholin, fosfatidilinozitol, fosfatidiletanolamin in fosfatidilserin.
Primer polprepustne biološke membrane (Vir: LadyofHats prek Wikimedia Commons)
Med membranskimi lipidi najdemo tudi holesterol in glikolipide, vsi z amfipatičnimi lastnostmi.
Proteini polprepustnih membran so več vrst (nekatere od njih imajo lahko encimsko aktivnost):
(1) tisti, ki tvorijo ionske kanale ali pore
(2) prenašalne beljakovine
(3) beljakovine, ki vežejo eno celično območje na drugo in omogočajo tvorbo tkiv
(4) receptorskih proteinov, ki se vežejo na medcelične kaskade in
Prevoz
V polprepustni biološki membrani je prevoz lahko preprosta difuzija, olajšana difuzija, kotransport, aktivni transport in sekundarni aktivni transport.
Preprost difuzijski transport
Pri tej vrsti prevoza je energija, ki premika snovi skozi membrano, razlika v koncentraciji, ki obstaja za te snovi na obeh straneh membrane.
Tako snovi prehajajo v bolj → manj pomenu, torej od kraja, kjer so bolj koncentrirane, do mesta, kjer so manj koncentrirane.
Do difuzije lahko pride, ker se snov razredči v membrani ali prehaja skozi pore ali kanale. Pore ali kanali so dve vrsti: tisti, ki so vedno odprti, in tisti, ki se odpirajo in zapirajo, torej so začasno odprti.
Pore, ki so prehodno odprte, so lahko odvisne od (1) napetosti, to je, da se odprejo kot odziv na določeno napetost in (2) ligand, ki se mora povezati z določeno kemično snovjo.
Prevoz z olajšano difuzijo
V tem primeru prevoznik premakne snov, ki jo je treba transportirati z ene strani membrane na drugo. Ti transporterji so membranski proteini, ki so lahko stalno na membrani ali v veziklih, ki se nanjo zlijejo.
Ti prevozniki delujejo tudi v prid koncentraciji snovi, ki jih prevažajo.
Te vrste prevoza ne zahtevajo porabe energije in jih zato imenujemo pasivni prevozi, saj se zgodijo v prid koncentracijskemu gradientu.
Sočasni prevoz
Druga vrsta pasivnega prevoza skozi polprepustne membrane se imenuje cotransport. V tem primeru se koncentracijski gradient ene snovi uporablja za sočasni transport druge snovi proti njenemu gradientu.
Ta vrsta prevoza je lahko na dva načina: simport, kjer se dve snovi prevažata v isti smeri, in antisport, pri katerem se ena snov prevaža v eno smer, druga pa v nasprotno smer.
Aktivni membranski transport
Za to je potrebna energija in tisti, ki so znani, uporabljajo ATP, zato jih imenujemo ATPaze. Ti transporterji z encimsko aktivnostjo hidrolizirajo ATP, da pridobijo energijo, potrebno za gibanje snovi proti njihovemu koncentracijskemu gradientu.
Znane so tri vrste ATPaz:
Črpalke Na + / K + in kalcijeve črpalke (kalcijeve ATPaze). Imajo strukturo, ki jo tvorita α in β podenota, vgrajena v membrano.
ATPaza V in ATPaza F, ki imata značilno obliko stebel, sestavljeno iz več podenot in glave, ki se vrti okoli stebelnih podenot.
ATPaze V služijo črpanju vodikovih ionov proti koncentracijskemu gradientu, na primer v želodcu in lizosomih. V nekaterih veziklih, na primer dopaminergičnih, obstajajo vodikove bombe te vrste, ki črpajo H + v vezikle.
F ATPaze izkoristijo gradient H +, tako da potujejo skozi njegovo strukturo in sprejmejo ADP in P ter tvorijo ATP, to pomeni, da namesto hidrolize ATP sintetizirajo. Te najdemo v membranah mitohondrijev.
Sekundarni aktivni prevoz
Ta transport je tisti, ki z uporabo elektrokemičnega gradienta, ki ga ustvarja ATPaza, vleče drugo snov proti gradientu. To pomeni, da transport druge snovi proti njenemu koncentracijskemu gradientu ni neposredno povezan z uporabo ATP s transportersko molekulo.
Lastnosti
V živih celicah prisotnost polprepustnih membran omogoča ohranjanje koncentracij snovi, ki so popolnoma drugačne od koncentracij istih snovi v zunajceličnem okolju.
Kljub tem razlikam v koncentraciji in obstoju odprtih kanalov ali pore za nekatere snovi pa te molekule ne uidejo ali vstopijo, razen če so potrebni ali spremenjeni določeni pogoji.
Razlog za ta pojav je v tem, da obstaja elektrokemično ravnovesje, zaradi česar se razlike v koncentraciji po membranah kompenzirajo z električnim gradientom, ki ga ustvarjajo difuzijski ioni, in to se zgodi, ker nekatere snovi ne morejo ven v celice. .
Reference
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Bistvena celična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekularna biologija celice (5. izd.). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Berne, R., in Levy, M. (1990). Fiziologija. Mosby; Mednarodna izdaja Ed.
- Fox, SI (2006). Ljudska fiziologija (9. izd.). New York, ZDA: McGraw-Hill Press.
- Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press.