PUSIAU PRALAIDŽIOS MEMBRANOS: CHARAKTERISTIKOS, GABENIMAS, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į pusiau pralaidi membrana , taip pat vadinamas "selektyviai pralaidi" yra membranos, kurios leidžia kai kurių medžiagų ištrauką, bet išvengti ištrauka kito pratekėti. Šios membranos gali būti natūralios arba sintetinės.

Natūralios membranos yra visų gyvų ląstelių membranos, tuo tarpu sintetinės membranos, kurios gali būti natūralios kilmės (celiuliozės) arba ne, yra sintetinamos įvairiems tikslams.

Pusiau pralaidžios membranos scheminis vaizdas (Šaltinis: Adam Rędzikowski per Wikimedia Commons)

Dirbtinių arba sintetinių pusiau pralaidžių membranų naudingumo pavyzdys yra tas, kuris naudojamas inkstų dializės mašinoms, arba tas, kuris naudojamas mišiniams filtruoti pramonėje ar skirtinguose cheminiuose procesuose.

Medžiagos praeina per pusiau pralaidžią membraną įvairiais mechanizmais. Ląstelių membranose ir sintetinėse membranose tai gali įvykti difuzijos būdu per skirtingo skersmens poras, kurios „atrenka“ pagal dydį medžiagas, kurios kerta membraną. Gali atsitikti taip, kad medžiagos patenka difuzijos būdu ištirpdamos membranoje.

Gyvose ląstelėse medžiagos gali prasiskverbti pro membranas pernešėjus, kurie veikia už medžiagų koncentracijos gradientus arba prieš juos. Gradientas šiuo atveju yra medžiagos koncentracijos skirtumas abiejose membranos pusėse.

Visos žemės ląstelės turi membranas, kurios apsaugo ir atskiria savo vidinius komponentus nuo išorinės aplinkos. Be membranų nėra ląstelių, be ląstelių nėra gyvybės.

Kadangi šios membranos yra labiausiai paplitęs pusiau pralaidžių membranų pavyzdys, joms ypatingas dėmesys bus skiriamas toliau.

charakteristikos

Pirmieji biologinių membranų komponentų išaiškinimo tyrimai buvo atlikti naudojant raudonuosius kraujo kūnelius. Šių tyrimų metu buvo įrodytas dvigubo sluoksnio, formuojančio membranas, buvimas ir tada buvo nustatyta, kad šių sluoksnių komponentai yra lipidai ir baltymai.

Visos biologinės membranos yra sudarytos iš dvigubos lipidų matricos, turinčios skirtingus baltymų tipus.

Ląstelių membranų lipidų matricą sudaro sočiosios ir nesočiosios riebalų rūgštys; pastarosios suteikia membranai tam tikrą sklandumą.

Lipidai yra išdėstyti taip, kad jie sudarytų dvisluoksnį elementą, kuriame kiekvienas lipidas, turintis hidrofilinę galvutę (kuri turi afinitetą vandeniui) ir vieną ar dvi hidrofobines uodegas (vandens fobija, atstumia vandenį), turi angliavandenilių uodegas. atsuktos viena į kitą konstrukcijos centre.

Fosfolipidai yra gausiausi lipidai, sudarantys biologines membranas. Tai apima fosfatidilcholiną, fosfatidilinozitolį, fosfatidiletanolaminą ir fosfatidilseriną.

Pusiau pralaidžios biologinės membranos pavyzdys (Šaltinis: LadyofHats per Wikimedia Commons)

Tarp membraninių lipidų taip pat yra cholesterolio ir glikolipidų, kurie visi pasižymi amfipatinėmis savybėmis.

Pusiau pralaidžių membranų baltymai yra kelių rūšių (kai kurie iš jų gali turėti fermentinį aktyvumą):

(1) tie, kurie sudaro jonų kanalus ar poras

(2) transporterio baltymai

(3) baltymai, kurie suriša vieną ląstelės sritį su kita ir leidžia susidaryti audiniams

(4) receptorių baltymai, kurie jungiasi su tarpląstelinėmis kaskadomis ir

Transportas

Pusiau pralaidioje biologinėje membranoje transportas gali būti atliekamas difuzijos būdu, palengvinant difuziją, kotransportą, aktyvųjį transportavimą ir antrinį aktyvųjį transportavimą.

Paprastas difuzinis transportavimas

Šio tipo transporte energija, kuri juda medžiagas per membraną, yra tų medžiagų koncentracijos skirtumas abiejose membranos pusėse.

Taigi, medžiagos praeina labiau → mažiau prasme, tai yra, nuo tos vietos, kur jos labiau koncentruotos, iki tos vietos, kur jos yra mažiau koncentruotos.

Difuzija gali atsirasti todėl, kad medžiaga praskiedžiama membranoje arba praeina per poras ar kanalus. Poros arba kanalai yra dviejų tipų: tie, kurie visada atviri, ir tie, kurie atidaromi ir užsidaro, tai yra, jie yra laikinai atidaryti.

Poros, kurios savo ruožtu laikinai atidaromos, gali būti (1) priklausomos nuo įtampos, tai yra, jos atidaromos reaguojant į tam tikrą įtampą, ir (2) priklausomos nuo ligando, kurios, norėdamos atsidaryti, turi jungtis prie tam tikros cheminės medžiagos.

Transportavimas palengvinant difuziją

Tokiu atveju transporteris perkelia gabenamą medžiagą iš vienos membranos pusės į kitą. Šie pernešėjai yra membraniniai baltymai, kurie, esant poreikiui, gali nuolat būti ant membranos arba pūslelėse, kurios prie jos susilieja.

Šie pernešėjai taip pat stengiasi, kad jų vežamų medžiagų koncentracijos gradientas būtų didesnis.

Šioms transporto rūšims nereikia sunaudoti energijos, todėl jos vadinamos pasyviuoju transportu, nes jos yra palankios koncentracijos gradientui.

Bendras transportavimas

Kitas pasyviojo transportavimo per pusiau pralaidžias membranas būdas vadinamas kotransportu. Šiuo atveju vienos medžiagos koncentracijos gradientas naudojamas tuo pačiu metu gabenant kitą jos gradientą.

Šis gabenimo būdas gali būti dviem būdais: „symport“, kai abi medžiagos gabenamos ta pačia kryptimi, ir „antisport“, kai viena medžiaga gabenama viena kryptimi, o kita - priešinga kryptimi.

Aktyvus membranų pernešimas

Jiems reikia energijos, ir tie, kurie, kaip žinoma, naudoja ATP, todėl jie vadinami ATPazėmis. Šie fermentinio aktyvumo pernešėjai hidrolizuoja ATP, kad gautų energiją, reikalingą medžiagų judėjimui, palyginti su jų koncentracijos gradientu.

Yra žinomi trys ATPazių tipai:

Na + / K + siurbliai ir kalcio siurbliai (kalcio ATPazės). Jie turi struktūrą, kurią sudaro α ir ß subvienetas, įterptas į membraną.

ATPazės V ir ATPazės F, turinčios būdingą stiebo formą, sudarytą iš kelių subvienetų ir galvos, kuri sukasi aplink stiebo subvienetus.

Pvz., ATPazės V pumpuoja vandenilio jonus nuo koncentracijos gradiento skrandyje ir lizosomose. Kai kuriose pūslelėse, tokiose kaip dopaminerginės, yra tokio tipo vandenilio bombų, kurios pumpuoja H + į pūsleles.

ATPazės F pasinaudoja H + gradientu taip, kad jos keliauja per jo struktūrą ir imasi ADP bei P ir sudaro ATP, tai yra, užuot hidrolizavę ATP, jos sintetinamos. Jie randami mitochondrijų membranose.

Antrinis aktyvusis transportas

Būtent tas transportas, naudodamas elektrocheminį gradientą, kurį sukuria ATPazė, tempia kitą medžiagą nuo gradiento. Tai yra, antrosios medžiagos pernešimas prieš jos koncentracijos gradientą nėra tiesiogiai susijęs su ATP panaudojimu pernešėjo molekulėje.

funkcijos

Gyvose ląstelėse pusiau pralaidžios membranos leidžia jose išlaikyti medžiagų koncentraciją, kuri visiškai skiriasi nuo tų pačių medžiagų koncentracijos tarpląstelinėje aplinkoje.

Nepaisant šių koncentracijos skirtumų ir tam tikrų medžiagų atvirų kanalų ar porų, šios molekulės neišeina ir nepateka, nebent reikia ar keičiamos tam tikros sąlygos.

Šio reiškinio priežastis yra elektrocheminė pusiausvyra, dėl kurios membranų koncentracijos skirtumai kompensuojami difuzinių jonų sukuriamu elektriniu gradientu, ir tai įvyksta todėl, kad kai kurios medžiagos negali išeiti iš ląstelių. .

Nuorodos

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Esminė ląstelių biologija. Abingdonas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Ląstelės molekulinė biologija (5-asis leidimas). Niujorkas: „Garland Science“, „Taylor & Francis“ grupė.
3. Berne, R., & Levy, M. (1990). Fiziologija. Mosbis; Tarptautinis Edas leidimas.
4. Fox, SI (2006). Žmogaus fiziologija (9-asis leidimas). Niujorkas, JAV: „McGraw-Hill Press“.
5. Luckey, M. (2008). Membranos struktūrinė biologija: su biocheminiais ir biofizikiniais pagrindais. Cambridge University Press.