ПОЛУСПРОПУСНЕ МЕМБРАНЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ТРАНСПОРТ, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тхе полупропусни мембране , који се називају "селективно пропустљив" су мембране које омогућавају пролаз неких супстанци, онемогућавају пролаз другог кроз њега. Ове мембране могу бити природне или синтетичке.

Природне мембране су мембране свих живих ћелија, док су синтетичке мембране које могу бити природног порекла (целулоза) или не, које се синтетишу за различите намене.

Шематски приказ полупропусне мембране (Извор: Адам Редзиковски преко Викимедиа Цоммонс)

Пример употребе вештачких или синтетичких полупропусних мембрана су оне које се користе за машине за дијализу бубрега или оне које се користе за филтрирање смеша у индустрији или у различитим хемијским процесима.

Пролазак супстанци кроз полупропусну мембрану одвија се различитим механизмима. У ћелијским и синтетичким мембранама то се може десити дифузијом кроз поре различитог пречника, који „бирају“ по величини супстанце које прелазе мембрану. Такође се може десити да материје уђу дифузијским растварањем у мембрани.

У живим ћелијама пролазак твари кроз мембране може се догодити помоћу транспортера који дјелују за или против градијената концентрације твари. Градијент, у овом случају, је разлика у концентрацији за супстанцу са обе стране мембране.

Све ћелије на земљи имају мембране, које штите и одвајају своје унутрашње компоненте од спољашњег окружења. Без мембрана нема ћелија, а без ћелија нема живота.

Пошто су ове мембране најчешћи пример полупропусних мембрана, у наставку ћемо посебно ставити нагласак на њих.

карактеристике

Прве студије које су расветлиле компоненте биолошких мембрана обављене су коришћењем црвених крвних зрнаца. У тим је истраживањима показано присуство двослојног слоја који формира мембране и тада је откривено да су компоненте тих слојева липиди и протеини.

Све биолошке мембране чине двоструки липидни матрикс који садржи различите врсте протеина „уграђених“.

Липидни матрикс ћелијских мембрана састоји се од засићених и незасићених масних киселина; потоњи дају мембрани одређену флуидност.

Липиди су распоређени на такав начин да формирају двослојни слој у којем сваки липид, који има хидрофилну главу (која има афинитет према води) и један или два хидрофобна репа (водена фобија, одбија воду), има угљоводоничне репове. окренуте једни другима у средини грађевине.

Фосфолипиди су најзаступљенији липиди који чине биолошке мембране. Они укључују фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол, фосфатидилетаноламин и фосфатидилсерин.

Пример полупропусне биолошке мембране (Извор: ЛадиофХатс преко Викимедиа Цоммонс)

Међу мембранским липидима постоје и холестерол и гликолипиди, сви они који имају амфипатска својства.

Протеини полупропусних мембрана су неколико врста (неке од њих могу имати ензиматску активност):

(1) они који формирају јонске канале или поре

(2) протеински транспортери

(3) протеини који вежу једну ћелијску регију на другу и омогућавају формирање ткива

(4) рецепторски протеини који се везују за интраћелијске каскаде и

Транспорт

У полупропусној биолошкој мембрани, транспорт може бити једноставном дифузијом, олакшаном дифузијом, котранспортом, активним транспортом и секундарним активним транспортом.

Једноставан дифузијски транспорт

Код ове врсте транспорта, енергија која креће материје кроз мембрану је разлика у концентрацији која постоји за те материје са обе стране мембране.

Дакле, материје пролазе у више → мањем смислу, то јест од места где су концентрисаније до места где су мање концентроване.

До дифузије може доћи јер се супстанца разблажује у мембрани или пролази кроз поре или канале. Поре или канали су две врсте: они који су увек отворени и они који се отварају и затварају, односно привремено су отворени.

Поре које су пролазно отворене заузврат могу бити (1) зависне од напона, односно отварају се као одговор на одређени напон и (2) лиганд, који се морају везати за неко одређено хемијско средство да се отвори.

Превоз помоћу олакшане дифузије

У овом случају, превозник помера супстанцу која се транспортује са једне стране мембране на другу. Ови транспортери су мембрански протеини који се могу трајно налазити на мембрани или у везикулама који се на њу спајају по потреби.

Ови превозници такође делују у корист градијената концентрације супстанци које транспортују.

Ове врсте превоза не захтевају потрошњу енергије и зато се називају пасивни превози, јер се јављају у корист градијента концентрације.

Заједнички превоз

Друга врста пасивног транспорта кроз полупропусне мембране назива се цотранспорт. У овом се случају концентрациони градијент једне супстанце користи за истовремени транспорт друге твари према њеном градијенту.

Ова врста транспорта може бити у два облика: симпорт, где се две материје превозе у истом смеру, и антиспорт, при чему се једна супстанца превози у једном смеру, а друга у супротном смеру.

Активни мембрански транспорт

За њих је потребна енергија, а они који су познати користе АТП, због чега се називају АТПазе. Ови транспортери ензиматском активношћу хидролизирају АТП да би добили енергију потребну за кретање супстанци према њиховом концентрационом градијенту.

Познате су три врсте АТПаза:

На + / К + пумпе и пумпе калцијума (калцијумске АТПазе). Они имају структуру формирану од а и ß подјединице уграђене у мембрану.

АТПазе В и АТПазе Ф, које имају карактеристичан облик стабљике састављену од више подјединица и главе која се ротира око матичних подјединица.

АТПазе В служе за пумпање јона водоника према концентрационом градијенту, на пример у стомаку и лизосомима. У неким везикулама, попут допаминергичних, постоје водоничне бомбе овог типа које пумпају Х + у везикуле.

Ф АТПазе користе предност градијента Х + тако да путују кроз његову структуру и узимају АДП и П и формирају АТП, то јест, уместо да хидролизирају АТП, синтетишу га. Они се налазе у мембранама митохондрија.

Секундарни активни транспорт

То је транспорт који, користећи електрохемијски градијент генерисан АТП-ом, вуче другу супстанцу према градијенту. Односно, транспорт друге супстанце против њеног градијента концентрације није директно повезан са употребом АТП од стране молекула транспортера.

Карактеристике

У живим ћелијама присуство полупропусних мембрана омогућава одржавање у њима концентрација супстанци које су потпуно различите од концентрација истих супстанци у ванћелијском окружењу.

Међутим, упркос тим разликама у концентрацији и отвореним каналима или порама за одређене супстанце, ови молекули не излазе и не улазе, осим ако нису потребни или промењени одређени услови.

Разлог ове појаве је тај што постоји електрохемијска равнотежа која узрокује да се разлике у концентрацији преко мембрана компензују електричним градијентом генерисаним дифузијским јонима, а то се дешава зато што неке супстанце не могу да изађу у ћелије. .

Референце

1. Албертс, Б., Деннис, Б., Хопкин, К., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., … Валтер, П. (2004). Основна ћелијска биологија. Абингдон: Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп.
2. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертс, К., и Валтер, П. (2008). Молекуларна биологија ћелије (5. изд.). Нев Иорк: Гарланд Сциенце, Таилор & Францис Гроуп.
3. Берне, Р., и Леви, М. (1990). Физиологија. Мосби; Међународно издање Ед.
4. Фок, СИ (2006). Људска физиологија (9. изд.). Њујорк, САД: МцГрав-Хилл Пресс.
5. Луцкеи, М. (2008). Мембранска структурна биологија: са биохемијским и биофизичким основама. Цамбридге Университи Пресс.