- karakteristike
- Prijevoz
- Jednostavan difuzijski transport
- Transport olakšanjem difuzije
- Co-prijevoz
- Aktivni membranski transport
- Sekundarni aktivni prijevoz
- Značajke
- Reference
U polupropusne membrane, koji se nazivaju „selektivno propusna” su membrane koje omogućuju prolaz nekih tvari, ali sprečavaju prolaz druge kroz nju. Te membrane mogu biti prirodne ili sintetičke.
Prirodne membrane su membrane svih živih stanica, dok su sintetičke membrane prirodnog podrijetla (celuloza) ili one koje se sintetiziraju za različite namjene.
Shematski prikaz polupropusne membrane (Izvor: Adam Rędzikowski putem Wikimedia Commonsa)
Primjer korisnosti umjetnih ili sintetičkih polupropusnih membrana su one koje se koriste za aparate za dijalizu bubrega ili one koje se koriste za filtriranje smjesa u industriji ili u različitim kemijskim procesima.
Prolazak tvari kroz polupropusnu membranu događa se različitim mehanizmima. U staničnoj membrani i u sintetičkim membranama to se može dogoditi difuzijom kroz pore različitog promjera, koji "biraju" po veličini tvari koje prelaze membranu. Može se dogoditi i da tvari uđu difuzijskim otapanjem u membrani.
U živim stanicama prolazak tvari kroz membrane može se dogoditi pomoću transportera koji djeluju za ili protiv koncentracije gradijenata tvari. Gradijent, u ovom slučaju, je razlika u koncentraciji tvari s obje strane membrane.
Sve stanice na zemlji imaju membrane, koje štite i odvajaju svoje unutarnje komponente od vanjskog okruženja. Bez membrana nema stanica, a bez stanica nema života.
Budući da su ove membrane najčešći primjer polupropusnih membrana, u nastavku ćemo posebno staviti naglasak na njih.
karakteristike
Prve studije koje su rasvjetljavale komponente bioloških membrana obavljene su korištenjem crvenih krvnih zrnaca. U tim je istraživanjima dokazano prisustvo dvoslojnog sloja koji čini membrane i tada je otkriveno da su komponente tih slojeva lipidi i proteini.
Sve biološke membrane sastoje se od dvostrukog lipidnog matriksa koji sadrži različite vrste proteina "ugrađenih".
Lipidni matriks staničnih membrana sastoji se od zasićenih i nezasićenih masnih kiselina; potonji daju membrani određenu fluidnost.
Lipidi su raspoređeni na takav način da formiraju dvosloj u kojem svaki lipid, koji ima hidrofilnu glavu (koja ima afinitet prema vodi) i jedan ili dva hidrofobna repa (vodena fobija, odbija vodu), ima ugljikovodične repove. okrenuti jedan prema drugom u središtu građevine.
Fosfolipidi su najzastupljeniji lipidi koji čine biološke membrane. Oni uključuju fosfatidilholin, fosfatidilinozitol, fosfatidiletanolamin i fosfatidilserin.
Primjer polupropusne biološke membrane (Izvor: LadyofHats putem Wikimedia Commons)
Među membranskim lipidima postoje i kolesterol i glikolipidi, svi oni koji imaju amfipatska svojstva.
Proteini polupropusnih membrana su nekoliko vrsta (neke od njih mogu imati enzimatsko djelovanje):
(1) one koji tvore ionske kanale ili pore
(2) transportni proteini
(3) proteini koji vežu jednu staničnu regiju na drugu i omogućuju tvorbu tkiva
(4) receptorski proteini koji se vežu na unutarćelijske kaskade i
Prijevoz
U polupropusnoj biološkoj membrani transport može biti jednostavnom difuzijom, olakšanom difuzijom, kotransportom, aktivnim transportom i sekundarnim aktivnim transportom.
Jednostavan difuzijski transport
Kod ove vrste transporta energija koja kreće tvari kroz membranu je razlika u koncentraciji koja postoji za te tvari s obje strane membrane.
Tako tvari prelaze u više → manjem smislu, to jest od mjesta na kojem su koncentrirane do mjesta na kojem su manje koncentrirane.
Do difuzije može doći jer se tvar razrjeđuje u membrani ili prolazi kroz pore ili kanale. Por ili kanali su dvije vrste: oni koji su uvijek otvoreni i oni koji se otvaraju i zatvaraju, tj. Privremeno su otvoreni.
Pore koje su prolazno otvorene zauzvrat mogu biti (1) ovisne o naponu, odnosno otvaraju se kao odgovor na određeni napon i (2) o ligandu, koji se moraju vezati za određenu kemikaliju da se otvori.
Transport olakšanjem difuzije
U ovom slučaju, prijevoznik premješta tvar koja se transportira s jedne na drugu stranu membrane. Ovi transporteri su membranski proteini koji se mogu trajno nalaziti na membrani ili u vezikulama koje se na nju spajaju kad je potrebno.
Ovi prijevoznici također djeluju u korist gradijenata koncentracije tvari koje transportiraju.
Ove vrste prijevoza ne zahtijevaju potrošnju energije i zbog toga se nazivaju pasivni transporti, jer se javljaju u korist gradijenta koncentracije.
Co-prijevoz
Druga vrsta pasivnog transporta kroz polupropusne membrane naziva se cotransport. U ovom se slučaju koncentracijski gradijent jedne tvari koristi za istodobni transport druge tvari prema njenom gradijentu.
Ova vrsta transporta može biti u dva oblika: simport, gdje se dvije tvari prevoze u istom smjeru, i antisport, pri čemu se jedna tvar prevozi u jednom smjeru, a druga u suprotnom smjeru.
Aktivni membranski transport
Za njih je potrebna energija, a oni koji su poznati koriste ATP, zbog čega se nazivaju ATPazama. Ovi transporteri s enzimskom aktivnošću hidroliziraju ATP da bi dobili energiju potrebnu za kretanje tvari prema njihovom koncentracijskom gradijentu.
Poznate su tri vrste ATPaza:
Na + / K + pumpe i kalcijeve pumpe (kalcijeve ATPaze). Oni imaju strukturu koju formiraju a i ß podjedinica ugrađena u membranu.
ATPaze V i ATPaze F, koje imaju karakterističan oblik stabljike sastavljenu od nekoliko podjedinica i glave koja se okreće oko podjedinica stabljike.
ATPaze V služe za pumpanje vodikovih iona prema koncentracijskom gradijentu, na primjer, u želucu i lizosomima. U nekim vezikulama, poput dopaminergičnih, postoje vodikove bombe ovog tipa koje H + ubacuju u vezikule.
F ATPaze koriste gradijent H + tako da putuju kroz njegovu strukturu i uzimaju ADP i P i tvore ATP, to jest, umjesto da hidroliziraju ATP, oni ga sintetiziraju. Oni se nalaze u membranama mitohondrija.
Sekundarni aktivni prijevoz
To je transport koji, koristeći elektrokemijski gradijent koji stvara ATP-a, vuče drugu tvar prema gradijentu. Odnosno, transport druge tvari nasuprot njenom gradijentu koncentracije nije izravno povezan s primjenom ATP-a molekulom transportera.
Značajke
U živim stanicama prisutnost polupropusnih membrana omogućuje održavanje koncentracija tvari koje su potpuno različite od onih istih tvari u izvanćelijskom okruženju.
No, unatoč tim razlikama u koncentraciji i postojanju otvorenih kanala ili pora za određene tvari, te molekule ne bježe i ne ulaze, osim ako su potrebni određeni uvjeti ili se ne promijene.
Razlog za ovaj fenomen je taj što postoji elektrokemijska ravnoteža zbog koje se razlike u koncentraciji na membrani nadoknađuju električnim gradijentom generiranim difuzijskim ionima, a to se događa jer neke tvari ne mogu izaći unutar stanica.,
Reference
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Bitna stanična biologija. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2008). Molekularna biologija stanice (5. izd.). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Berne, R., i Levy, M. (1990). Fiziologija. Mosby; Međunarodno izdanje Ed.
- Fox, SI (2006). Ljudska fiziologija (9. izd.). New York, SAD: McGraw-Hill Press.
- Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: s biokemijskim i biofizičkim osnovama. Cambridge University Press.