חדירות ממברנות

ה חדירות ממברנות מאפיין את החדירות של מולקולות דרך קרום התא. כל התאים מופרדים מהחלל הבין-תאי על ידי ביוממברנות ובו זמנית מכילים איברונים תאים אשר בתורם מוקפים ממברנות. חדירות הממברנות הכרחית לריצה חלקה של התגובות הביוכימיות.

מהי חדירות הממברנה?

חדירות הממברנה מוגדרת כחדירות הביוממברנה לנוזלים וחומרים מומסים. עם זאת, ממברנות התא אינן חדירות לכל החומרים. לפיכך, הם ידועים גם כקרומים למחצה (ממברנות חדירות למחצה).

ביוממברנות מורכבות משתי שכבות פוספוליפיד החדירות לגזים כמו חמצן או פחמן דו חמצני וכן חומרים מסיסים בשומנים שאינם קוטביים. חומרים אלה יכולים לעבור דרך הממברנות באמצעות דיפוזיה רגילה. אסור לעבור מולקולות קוטביות והידרופיליות. ניתן להעביר אותם רק דרך הממברנה בתהליכי הובלה פסיביים או פעילים.

ממברנות מגנות על המרחב התא הפנימי ועל החלל בתוך אברי התא. הם מבטיחים שמירה על תנאים כימיים ופיזיים מיוחדים לתגובות ביוכימיות חשובות ללא הפרעה חיצונית.

חדירות הממברנות מבטיחה הובלה סלקטיבית של חומרים חיוניים מהחלל החוץ תאי לתא והוצאת מוצרים מטבוליים מהתא. כך גם באברוני התא התאיים.

פונקציה ומשימה

ממברנות הכרחיות לחלוטין לתהליך הבלתי מפריע של תגובות ביוכימיות חיוניות בתאים ובאברוני התא. חדירות הממברנה חיונית לא פחות בכדי להיות מסוגלת לספק לתאים חומרים מזינים חשובים כמו חלבונים, פחמימות או שומנים. מינרלים, ויטמינים ומרכיבים פעילים אחרים חייבים להיות מסוגלים לעבור גם דרך הממברנה. במקביל, נוצרים מוצרים מטבוליים שיש לסלקם מהתא.

עם זאת, הממברנות חדירות רק למולקולות ליפופיליות ומולקולות גז קטנות כמו חמצן או פחמן דו חמצני. מולקולות קוטביות הידרופיליות או גדולות ניתנות להובלה רק דרך הממברנה באמצעות תהליכי הובלה. ישנן אפשרויות פסיביות ופעילות להובלת ממברנות לשם כך.

הובלה פסיבית עובדת מבלי לספק אנרגיה לכיוון שיפוע פוטנציאלי או ריכוז. מולקולות ליפופיליות קטנות יותר או מולקולות גז נתונות להתפשטות רגילה. דיפוזיה רגילה כבר לא אפשרית עם מולקולות גדולות יותר. חלבוני תובלה מסוימים או חלבוני תעלה יכולים להקל על הובלה לכאן. חלבוני ההובלה חוצים את הממברנה כמו מנהרה. ניתן לעבור מולקולות קוטב קטנות יותר במנהרה זו באמצעות פעולת חומצות אמינו קוטביות. זה מאפשר גם הובלת יוני טעונים קטנים דרך המנהרה.

אפשרות הובלה פסיבית נוספת נובעת מפעולה של חלבוני נשא המתמחים במולקולות מסוימות. כאשר המולקולה עגנה, הם משנים את הקונפורמציה שלהם ומעבירים אותה דרך הממברנה.

במקרה של הובלה ממברנה פעילה, אספקת האנרגיה נחוצה. המולקולה המתאימה מועברת כנגד שיפוע ריכוז או שיפוע חשמלי. תהליכי אספקת אנרגיה נובעים מהידרוליזה של ATP, הצטברות של שיפוע מטען בצורה של שדה חשמלי או עליית האנטרופיה על ידי בניית שיפוע ריכוז.

אנדוציטוזיס או אקסוציטוזיס זמינים לחומרים שאינם יכולים לחדור לקרום כלל. באנדוציטוזיס, הפתיחה של הביוממברנה סופגת טיפת נוזל ומעבירה אותו לתא. זה יוצר אנדוזום שנקרא, המעביר חומרים חשובים לציטופלזמה. במהלך האקסוציטוזה, מוצרי הפסולת בציטופלזמה מועברים החוצה על ידי שלפוחית ​​הובלה מצופה קרום.

מחלות ומחלות

הפרעות בחדירות הממברנה עלולות להוביל למצבי מחלה שונים. השינויים משפיעים על חדירות היונים השונים. הפרעות חדירות ממברנות הן לרוב תוצאה של מחלות לב וכלי דם. זה יכול להשפיע על מאזן האלקטרוליטים בגוף.

עם זאת, גורמים תורשתיים רבים גורמים גם להפרעות חדירות ממברנות. חלבונים שונים מעורבים במבנה הממברנה ואחראים לתפקודו הנכון של שכבת הדו-שומנים. שינויים גנטיים בחלבונים מסוימים אחראים, בין השאר, לשינויים בחדירות הממברנה.

דוגמא אחת היא המחלה Myotonia congenita Thomsen. מחלה זו הינה הפרעה גנטית בתפקוד השרירים. גן שמקודד לתעלות הכלוריד של קרומי סיבי השריר הוא מוטציה. החדירות של יוני הכלוריד מצטמצמת. זה מוביל לפירוק קלקולציה של סיבי שריר יותר מאשר אצל אנשים בריאים. הנטייה להתכווצות שרירים מוגברת, המורגשת כנוקשות. לדוגמא, אגרוף סגור ניתן לפתוח רק עם עיכוב מסוים. ניתן לפתוח את העיניים רק לאחר 30 שניות לאחר הסגירה, המכונה מכסה-פיגור.

ישנן גם מחלות אוטואימוניות שמכוונות באופן ספציפי לביוממברנות. בהקשר זה ידוע מה שמכונה תסמונת אנטיפוספוליפיד (APS). במחלה זו מערכת החיסון של הגוף מופנית כנגד חלבונים הקשורים לפוספוליפידים של הממברנה. התוצאה היא קרישה מוגברת של הדם. הסבירות להתקפי לב, שבץ מוחי ותסחיף ריאתי מוגברת.

הפרעות ב חדירות הממברנה ניתן למצוא גם במה שמכונה מחלות מיטוכונדריה. במיטוכונדריה מתקבלת אנרגיה משריפת פחמימות, שומנים וחלבונים. המיטוכונדריה הן אברוני תאים המוקפים גם הם בקרום. רדיקלים חופשיים נוצרים במידה רבה בתוך תחנות כוח אנרגיה אלה. אם אלה לא יתפסו, הקרומים ייפגעו. זה מגביל מאוד את תפקוד המיטוכונדריה. הגורמים ליעילותם המופחתת של הרחפנים הרדיקליים הם מגוונים.