การซึมผ่านของเมมเบรน

การซึมผ่านของเมมเบรน ลักษณะการซึมผ่านของโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ทั้งหมดถูกแยกออกจากช่องว่างระหว่างเซลล์โดย biomembranes และในขณะเดียวกันก็มีออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ราบรื่น

ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนคืออะไร?

ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนหมายถึงความสามารถในการซึมผ่านของไบโอเมมเบรนสำหรับของเหลวและสารที่ละลายน้ำ อย่างไรก็ตามเยื่อหุ้มเซลล์ไม่สามารถซึมผ่านสารทั้งหมดได้ ดังนั้นจึงเรียกอีกอย่างว่าเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ (เมมเบรนกึ่งซึมผ่าน)

Biomembranes ประกอบด้วยชั้นฟอสโฟลิปิดสองชั้นที่สามารถซึมผ่านของก๊าซได้เช่นออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์รวมทั้งสารไม่มีขั้วที่ละลายในไขมัน สารเหล่านี้สามารถผ่านเยื่อผ่านการแพร่ตามปกติ ไม่อนุญาตให้ใช้โมเลกุลที่มีขั้วและชอบน้ำ สามารถขนส่งผ่านเมมเบรนผ่านกระบวนการขนส่งแบบพาสซีฟหรือแอ็คทีฟเท่านั้น

เมมเบรนปกป้องพื้นที่เซลล์ชั้นในและช่องว่างภายในออร์แกเนลล์ของเซลล์ พวกเขารับประกันการบำรุงรักษาสภาพทางเคมีและกายภาพพิเศษสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญโดยไม่มีการรบกวนจากภายนอก

ความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนช่วยให้มั่นใจได้ถึงการขนส่งสารสำคัญจากนอกเซลล์เข้าสู่เซลล์และการกำจัดผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมออกจากเซลล์ เช่นเดียวกันกับออร์แกเนลล์ของเซลล์แต่ละเซลล์

ฟังก์ชันและงาน

พังผืดเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการที่ไม่ถูกรบกวนของปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญภายในเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ ความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์มีความสำคัญพอ ๆ กันเพื่อให้เซลล์ได้รับสารอาหารที่สำคัญเช่นโปรตีนคาร์โบไฮเดรตหรือไขมัน แร่ธาตุวิตามินและสารออกฤทธิ์อื่น ๆ ต้องสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ ในขณะเดียวกันก็มีการสร้างผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่ต้องกำจัดออกจากเซลล์

อย่างไรก็ตามเมมเบรนสามารถซึมผ่านได้เฉพาะโมเลกุลไลโปฟิลิกและโมเลกุลของก๊าซขนาดเล็กเช่นออกซิเจนหรือคาร์บอนไดออกไซด์ โพลาร์ชอบน้ำหรือโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถขนส่งผ่านเมมเบรนผ่านกระบวนการขนส่งเท่านั้น มีตัวเลือกแบบพาสซีฟและแอคทีฟสำหรับการขนส่งเมมเบรนสำหรับสิ่งนี้

การขนส่งแบบพาสซีฟทำงานโดยไม่จ่ายพลังงานในทิศทางของการไล่ระดับศักย์หรือความเข้มข้น โมเลกุลไลโปฟิลิกหรือโมเลกุลของก๊าซที่มีขนาดเล็กกว่าอาจมีการแพร่กระจายตามปกติ การแพร่แบบปกติไม่สามารถทำได้อีกต่อไปกับโมเลกุลขนาดใหญ่ โปรตีนขนส่งหรือโปรตีนแชนแนลบางชนิดสามารถอำนวยความสะดวกในการขนส่งได้ที่นี่ โปรตีนขนส่งทอดผ่านเมมเบรนเหมือนอุโมงค์ โมเลกุลที่มีขั้วที่เล็กกว่าสามารถส่งผ่านอุโมงค์นี้ได้โดยการกระทำของกรดอะมิโนที่มีขั้ว นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถขนส่งไอออนที่มีประจุไฟฟ้าขนาดเล็กผ่านอุโมงค์

อีกทางเลือกหนึ่งในการขนส่งแบบพาสซีฟเป็นผลมาจากการกระทำของโปรตีนตัวพาที่เชี่ยวชาญในโมเลกุลบางชนิด เมื่อโมเลกุลเทียบท่าจะเปลี่ยนโครงสร้างและขนส่งผ่านเมมเบรน

ในกรณีของการขนส่งเมมเบรนที่ใช้งานอยู่จำเป็นต้องจัดหาพลังงาน โมเลกุลที่เกี่ยวข้องจะถูกเคลื่อนย้ายไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นหรือการไล่ระดับสีทางไฟฟ้า กระบวนการจัดหาพลังงานเป็นผลมาจากการไฮโดรไลซิสของ ATP การสร้างการไล่ระดับประจุในรูปของสนามไฟฟ้าหรือการเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีโดยการสร้างการไล่ระดับความเข้มข้น

Endocytosis หรือ exocytosis มีให้สำหรับสารที่ไม่สามารถทะลุผ่านเยื่อได้เลย ใน endocytosis การรุกรานของ biomembrane จะใช้ของเหลวหยดหนึ่งและลำเลียงเข้าสู่เซลล์ สิ่งนี้จะสร้างสิ่งที่เรียกว่าเอนโดโซมซึ่งลำเลียงสารสำคัญเข้าสู่ไซโทพลาซึม ในระหว่างการทำ exocytosis ของเสียในไซโทพลาสซึมจะถูกลำเลียงออกไปด้านนอกโดยถุงขนส่งที่เคลือบเมมเบรน

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

การรบกวนการซึมผ่านของเมมเบรนอาจทำให้เกิดโรคต่างๆ การเปลี่ยนแปลงมีผลต่อการซึมผ่านของไอออนต่างๆ ความผิดปกติของการซึมผ่านของเมมเบรนมักเป็นผลมาจากโรคหัวใจและหลอดเลือด สิ่งนี้สามารถส่งผลต่อสมดุลของอิเล็กโทรไลต์ของร่างกาย

อย่างไรก็ตามสาเหตุทางพันธุกรรมหลายอย่างยังทำให้เกิดความผิดปกติของการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนต่างๆมีส่วนเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของเมมเบรนและมีหน้าที่รับผิดชอบในการทำงานที่ถูกต้องของ lipid bilayer การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของโปรตีนบางชนิดมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์

ตัวอย่างหนึ่งคือโรค Myotonia congenita Thomsen โรคนี้เป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมของการทำงานของกล้ามเนื้อ ยีนที่เป็นรหัสสำหรับช่องคลอไรด์ของเยื่อใยกล้ามเนื้อเกิดการกลายพันธุ์ การซึมผ่านของไอออนของคลอไรด์จะลดลง สิ่งนี้นำไปสู่การลดขั้วของเส้นใยกล้ามเนื้อได้ง่ายกว่าในคนที่มีสุขภาพดี แนวโน้มในการหดตัวของกล้ามเนื้อจะเพิ่มขึ้นซึ่งรู้สึกได้ว่ามีความตึง ตัวอย่างเช่นสามารถเปิดกำปั้นที่ปิดได้ด้วยการหน่วงเวลาบางอย่างเท่านั้น ดวงตาจะเปิดได้หลังจากปิด 30 วินาทีเท่านั้นซึ่งเรียกว่า lid-lag

นอกจากนี้ยังมีโรคแพ้ภูมิตัวเองที่กำหนดเป้าหมายไปที่ biomembranes โดยเฉพาะ ในบริบทนี้เรียกว่า antiphospholipid syndrome (APS) ในโรคนี้ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายจะต่อต้านโปรตีนที่จับกับฟอสโฟลิปิดของเมมเบรน ผลที่ได้คือความสามารถในการแข็งตัวของเลือดเพิ่มขึ้น ความเป็นไปได้ที่จะเกิดหัวใจวายจังหวะและเส้นเลือดอุดตันในปอดจะเพิ่มขึ้น

การรบกวนในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สามารถพบได้ในโรค mitochondrial ที่เรียกว่า ในไมโทคอนเดรียพลังงานจะได้รับจากการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตไขมันและโปรตีน ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรน อนุมูลอิสระจำนวนมากถูกผลิตขึ้นภายในโรงไฟฟ้าพลังงานเหล่านี้ หากไม่จับสิ่งเหล่านี้เมมเบรนจะเสียหาย สิ่งนี้ จำกัด การทำงานของไมโทคอนเดรียอย่างรุนแรง อย่างไรก็ตามสาเหตุของประสิทธิภาพที่ลดลงของผู้ทำลายล้างหัวรุนแรงมีความหลากหลาย