- raksturojums
- Transports
- Vienkārša difūzijas transportēšana
- Pārvadājums ar atvieglotu difūziju
- Līdzpārvadājumi
- Aktīva membrānas transportēšana
- Aktīvais sekundārais transports
- Iespējas
- Atsauces
Par Puscaurlaidīga membrānas , ko sauc arī par "selektīvi caurlaidīga", ir membrānas, kas ļauj pagājušo dažu vielu, bet aizliedz caurbraukšanu citu tai cauri. Šīs membrānas var būt dabiskas vai sintētiskas.
Dabiskās membrānas ir visu dzīvo šūnu membrānas, savukārt sintētiskās membrānas, kuras var būt dabiskas izcelsmes (celulozes) vai nē, tiek sintezētas dažādiem lietojumiem.
Puscaurlaidīgas membrānas shematisks attēlojums (Avots: Adam Rędzikowski, izmantojot Wikimedia Commons)
Mākslīgu vai sintētisku daļēji caurlaidīgu membrānu izmantošanas piemēri ir tie, ko izmanto nieru dialīzes mašīnām, vai tie, ko izmanto maisījumu filtrēšanai rūpniecībā vai dažādos ķīmiskos procesos.
Vielu caurlaidība caur puscaurlaidīgu membrānu notiek ar dažādu mehānismu palīdzību. Šūnu un sintētiskajās membrānās tas var notikt difūzijas ceļā caur dažāda diametra porām, kuras pēc lieluma "izvēlas" vielas, kas šķērso membrānu. Var arī gadīties, ka vielas nonāk difūzijas ceļā, izšķīstot membrānā.
Dzīvās šūnās vielu caurlaidība caur membrānām var notikt ar nesējiem, kas iedarbojas uz vai pret vielu koncentrācijas gradientu. Gradients šajā gadījumā ir vielas koncentrācijas atšķirība abās membrānas pusēs.
Visām šūnām uz zemes ir membrānas, tās aizsargā un atdala iekšējos komponentus no ārējās vides. Bez membrānām nav šūnu un bez šūnām nav dzīvības.
Tā kā šīs membrānas ir visizplatītākais daļēji caurlaidīgo membrānu piemērs, tām turpmāk tiks likts īpašs uzsvars.
raksturojums
Pirmie pētījumi bioloģisko membrānu sastāvdaļu noskaidrošanai tika veikti, izmantojot sarkanās asins šūnas. Šajos pētījumos tika parādīta membrānas veidojoša dubultā slāņa klātbūtne, un tad tika atklāts, ka šo slāņu sastāvdaļas ir lipīdi un olbaltumvielas.
Visas bioloģiskās membrānas veido dubultā lipīdu matrica, kurā ir “iestrādāti” dažāda veida proteīni.
Šūnu membrānu lipīdu matricu veido piesātinātas un nepiesātinātas taukskābes; pēdējie membrānai piešķir zināmu plūstamību.
Lipīdi ir sakārtoti tā, ka tie veido divslāņu slāni, kurā katram lipīdam, kam ir hidrofila galva (kam ir afinitāte pret ūdeni) un viena vai divas hidrofobas astes (ūdens fobija, atgrūž ūdeni), ir ogļūdeņraža astes. kas ir vērsti viens pret otru struktūras centrā.
Fosfolipīdi ir vispilnīgākie lipīdi, kas veido bioloģiskās membrānas. Tie ietver fosfatidilholīnu, fosfatidilinozītu, fosfatidiletanolamīnu un fosfatidilserīnu.
Puscaurlaidīgas bioloģiskās membrānas piemērs (Avots: LadyofHats caur Wikimedia Commons)
Starp membrānas lipīdiem ir arī holesterīns un glikolipīdi, tiem visiem ir amfipātiskas īpašības.
Puscaurlaidīgo membrānu olbaltumvielas ir vairāku veidu (dažām no tām var būt fermentatīva aktivitāte):
(1) tie, kas veido jonu kanālus vai poras
(2) proteīnu transportieri
(3) olbaltumvielas, kas saista vienu šūnu reģionu ar otru un ļauj audiem veidoties
(4) receptoru olbaltumvielas, kas saistās ar intracelulārām kaskādēm un
Transports
Puscaurlaidīgā bioloģiskajā membrānā transportēšana var notikt ar vienkāršu difūziju, atvieglotu difūziju, kotransportu, aktīvo transportu un sekundāro aktīvo transportu.
Vienkārša difūzijas transportēšana
Šāda veida transportā enerģija, kas pārvieto vielas caur membrānu, ir atšķirīga koncentrācija, kāda šīm vielām ir abās membrānas pusēs.
Tādējādi vielas pāriet vairāk → mazāk nozīmē, tas ir, no vietas, kur tās ir koncentrētākas, uz vietu, kur tās ir mazāk koncentrētas.
Difūzija var notikt tāpēc, ka viela ir atšķaidīta membrānā vai iet caur porām vai kanāliem. Poras vai kanāli ir divu veidu: tie, kas vienmēr ir atvērti, un tie, kas atveras un aizveras, tas ir, tie ir īslaicīgi atvērti.
Poras, kas īslaicīgi ir atvērtas, savukārt var būt (1) atkarīgas no sprieguma, tas ir, tās atveras, reaģējot uz noteiktu spriegumu un (2) atkarīgas no ligandiem, kurām ir jāsaistās ar kādu īpašu ķīmisku vielu, lai tās atvērtu.
Pārvadājums ar atvieglotu difūziju
Šajā gadījumā transportētājs pārvieto pārvadājamo vielu no vienas membrānas puses uz otru. Šie pārvadātāji ir membrānas proteīni, kas var pastāvīgi atrasties uz membrānas vai pūslīšos, kas pēc vajadzības saplūst ar to.
Šie pārvadātāji strādā arī par labu pārvadājamo vielu koncentrācijas gradientam.
Šiem transporta veidiem nav vajadzīgs enerģijas patēriņš, tāpēc tos sauc par pasīvajiem pārvadājumiem, jo tie notiek par labu koncentrācijas gradientam.
Līdzpārvadājumi
Vēl viens pasīvā transporta veids caur daļēji caurlaidīgām membrānām tiek saukts par koransportu. Šajā gadījumā vienas vielas koncentrācijas gradientu izmanto, lai vienlaikus pārvadātu citu vielu, salīdzinot ar tās gradientu.
Šāda veida transports var būt divās formās: simports, kur abas vielas pārvadā vienā virzienā, un antisports, kurā vienu vielu pārvadā vienā virzienā, bet otru pretējā virzienā.
Aktīva membrānas transportēšana
Tiem nepieciešama enerģija, un tiem, kas, kā zināms, izmanto ATP, tāpēc tos sauc par ATPāzēm. Šie transportētāji ar fermentatīvo aktivitāti hidrolizē ATP, lai iegūtu enerģiju, kas nepieciešama vielu pārvietošanai pret to koncentrācijas gradientu.
Ir zināmi trīs ATPāžu veidi:
Na + / K + sūkņi un kalcija sūkņi (kalcija ATPāzes). Tiem ir struktūra, ko veido α un ß apakšvienība, kas iestrādāta membrānā.
ATPāzes V un ATPāzes F, kurām ir raksturīga stumbra forma, ko veido vairākas apakšvienības un galva, kas rotē ap cilmes apakšvienībām.
ATPāzes V kalpo, piemēram, ūdeņraža jonu sūknēšanai pret koncentrācijas gradientu, piemēram, kuņģī un lizosomās. Dažos pūslīšos, piemēram, dopamīnerģiskajos, ir šāda veida ūdeņraža bumbas, kas iesūknē H + pūslīšos.
ATPāzes F izmanto H + gradienta priekšrocības, lai tās šķērsotu tās struktūru un ņem ADP un P un veido ATP, tas ir, tā vietā, lai ATP hidrolizētu, tās sintezē. Tie ir atrodami mitohondriju membrānās.
Aktīvais sekundārais transports
Tieši šis transports, izmantojot ATPāzes radīto elektroķīmisko gradientu, velk citu vielu pret gradientu. Tas ir, otrās vielas transportēšana pret tās koncentrācijas gradientu nav tieši saistīta ar ATP izmantošanu no transportētāja molekulas.
Iespējas
Dzīvās šūnās puscaurlaidīgu membrānu klātbūtne ļauj tajās saglabāt tādu vielu koncentrāciju, kas pilnīgi atšķiras no to pašu vielu koncentrācijas ārpusšūnu vidē.
Tomēr, neraugoties uz šīm koncentrācijas atšķirībām un atsevišķu vielu atvērtiem kanāliem vai porām, šīs molekulas neizkļūst un neieplūst, ja vien nav vajadzīgi vai mainīti daži apstākļi.
Šīs parādības iemesls ir tāds, ka pastāv elektroķīmiskais līdzsvars, kas izraisa to, ka koncentrācijas atšķirības starp membrānām tiek kompensētas ar difūzo jonu radīto elektrisko gradientu, un tas notiek tāpēc, ka dažas vielas nevar izkļūt šūnu iekšpusē. .
Atsauces
- Alberts, B., Deniss, B., Hopkins, K., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., … Valters, P. (2004). Būtiskā šūnu bioloģija. Abingdons: Garland Science, Taylor & Francis grupa.
- Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Rafs, M., Roberts, K., un Valters, P. (2008). Šūnas molekulārā bioloģija (5. izdevums). Ņujorka: Garland Science, Taylor & Francis grupa.
- Berne, R., & Levijs, M. (1990). Fizioloģija. Mosbijs; Starptautiskais ed izdevums.
- Fokss, SI (2006). Cilvēka fizioloģija (9. izdevums). Ņujorka, ASV: McGraw-Hill Press.
- Luckey, M. (2008). Membrānas struktūras bioloģija: ar bioķīmiskajiem un biofizikālajiem pamatiem. Cambridge University Press.