Membránová priepustnosť charakterizuje priepustnosť molekuly cez bunkové membrány. Všetky bunky sú vymedzené z medzibunkového priestoru biomembránami a súčasne obsahujú bunkové organely, ktoré sú samy obklopené membránami. Priepustnosť membrán je nevyhnutná pre plynulý tok biochemických reakcií.
Čo je to permeabilita membrány?
Membránová priepustnosť charakterizuje priepustnosť molekuly cez bunkové membrány. Priepustnosť membrány je definovaná ako priepustnosť biomembrán pre tekutiny a rozpustené látky. Bunkové membrány však nie sú priepustné pre všetky látky. Preto sa im hovorí aj polopriepustné membrány (polopriepustné membrány). Biomembrány pozostávajú z dvoch fosfolipidových vrstiev, ktoré sú priepustné pre plyny ako napr kyslík or uhlík oxid, ako aj nepolárne látky rozpustné v tukoch. Tieto látky môžu prechádzať cez membrány normálnou difúziou. Polárne a hydrofilné molekuly nesmú prechádzať. Môžu sa transportovať cez membránu iba pasívnymi alebo aktívnymi transportnými procesmi. Membrány chránia intracelulárny priestor a priestor v bunkových organelách. Zaisťujú udržiavanie špecifických chemických a fyzikálnych podmienok pre dôležité biochemické reakcie bez interferencie zvonka. Priepustnosť membrán zaisťuje selektívny transport životne dôležitých látok z extracelulárneho priestoru do bunky a vylučovanie metabolických produktov z bunky. To isté platí pre jednotlivé bunkové organely.
Funkcia a úloha
Membrány sú nevyhnutné pre nerušený priebeh životne dôležitých biochemických reakcií v bunkách a bunkových organelách. Membránová permeabilita je rovnako dôležitá pre zásobovanie buniek dôležitými živinami ako napr proteíny, sacharidy alebo tuky. Minerály, vitamíny a ďalšie účinné látky musia byť tiež schopné prechádzať cez membránu. Zároveň sa produkujú metabolické produkty, ktoré sa musia z bunky likvidovať. Membrány sú však priepustné iba pre lipofilné molekuly a malé molekuly plynu, ako napr kyslík or uhlík oxid. Polárne hydrofilné alebo dokonca veľké molekuly môžu prechádzať membránou iba prostredníctvom transportných procesov. Na tento účel existujú pasívne a aktívne spôsoby membránového transportu. Pasívna doprava funguje bez dodania energie v smere potenciálu resp koncentrácie sklon. Menšie lipofilné molekuly alebo molekuly plynu podliehajú normálnej difúzii. Pre väčšie molekuly už nie je možná normálna difúzia. Tu istá preprava proteíny alebo kanálové proteíny môžu uľahčiť transport. Transport proteíny rozpätie membrány ako tunel. Týmto tunelom môžu prechádzať menšie polárne molekuly pôsobením poláru aminokyseliny. To tiež umožňuje transport malých nabitých iónov tunelom. Ďalšia možnosť pasívneho transportu je výsledkom pôsobenia nosných proteínov, ktoré sú špecializované na určité molekuly. Keď sa teda molekula zastaví, zmenia svoju konformáciu a transportujú ju teda cez membránu. Aktívny membránový transport vyžaduje prísun energie. Zodpovedajúca molekula je transportovaná proti a koncentrácie gradient alebo elektrický gradient. Procesy dodávajúce energiu sú výsledkom hydrolýzy ATP, vytvárania gradientu náboja vo forme elektrického poľa alebo zvyšovania entropie vytváraním koncentrácie sklon. Pre látky, ktoré nemôžu vôbec preniknúť cez membránu, je k dispozícii endocytóza alebo exocytóza. Pri endocytóze je kvapka tekutiny zabudovaná cez invagináciu biomembrány a transportovaný do bunky. Tak vznikne takzvaný endozóm, ktorý transportuje dôležité látky do cytoplazmy. Počas exocytózy sú odpadové produkty v cytoplazme odvádzané transportnými vezikulami obalenými membránou.
Choroby a poruchy
Poruchy priepustnosti membrány môžu viesť do rôznych chorobných stavov. Zmeny ovplyvňujú priepustnosť rôznych iónov. Poruchy permeability membrán sú tiež často výsledkom kardiovaskulárnych chorôb. V tomto prípade elektrolyt vyvážiť tela môže byť ovplyvnená. Mnoho dedičných príčin však tiež spôsobuje poruchy priepustnosti membrány. Na zostavení membrány sa podieľajú rôzne proteíny, ktoré zodpovedajú za správnu funkciu dvojitej lipidovej vrstvy. Genetické zmeny určitých proteínov sú zodpovedné okrem iného za zmeny permeability membrány. Jedným z príkladov je choroba myotonia congenita Thomsen. Toto ochorenie je geneticky podmienenou poruchou svalovej funkcie. V takom prípade a gen je zmutovaný, že kódy pre chlorid kanály svalové vlákno membrány. Priepustnosť chlorid iónov je znížená. To má za následok jednoduchšie svalové vlákno depolarizácia ako u zdravých jedincov. Zvyšuje sa tendencia k svalovej kontrakcii, ktorá sa vníma ako stuhnutosť. Napríklad uzavretú päsť je možné otvoriť iba s určitým oneskorením. Oči sa tiež dajú otvoriť až po 30 sekundách od zatvorenia, ktoré je vyvolané očné viečko-lag. Ďalej existujú autoimunitné ochorenia ktoré sú špecificky zamerané proti biomembránam. V tejto súvislosti je známy takzvaný antifosfolipidový syndróm (APS). Pri tejto chorobe telo imunitný systém je zameraný proti proteínom, ktoré sa viažu na fosfolipidy membrány. Výsledkom je, že krv sa stáva viac zrážateľným. Pravdepodobnosť srdce záchvaty, mozgové príhody a pľúcne embólie sú zvýšené. Poruchy permeability membrán sa vyskytujú aj v takzvaných mitochondriách. V mitochondrie, energia sa získava spaľovaním sacharidy, tuky a bielkoviny. mitochondrie sú bunkové organely, ktoré sú tiež obklopené membránou. V týchto energetických elektrárňach sa vo vysokej miere vyrábajú voľné radikály. Ak tieto nie sú zachytené, dôjde k poškodeniu membrán. To výrazne obmedzuje funkciu systému mitochondrie. Existuje však veľa dôvodov pre zníženú účinnosť lapačov radikálov.
