חדירות ממברנה מאפיינת את חדירותה של מולקולות דרך קרומי התא. כל התאים מוגדרים מהחלל הבין-תאי על ידי ביוממברנות ומכילים בו זמנית אברונים של תאים המוקפים בעצמם בקרומים. החדירות של הממברנות נחוצה לזרימה חלקה של תגובות ביוכימיות.
מהי חדירות קרום?
חדירות ממברנה מאפיינת את חדירותה של מולקולות דרך קרומי התא. חדירות ממברנה מוגדרת כחדירות של ביוממברנות לנוזלים ומומסים. עם זאת, ממברנות התאים אינן חדירות לכל החומרים. לכן, הם נקראים גם קרומים הניתנים למחצה (קרומים למחצה). ביו-ממברנות מורכבות משתי שכבות פוספוליפידים, החדירות לגזים כגון חמצן or פַּחמָן דו-חמצני, כמו גם חומרים שאינם קוטביים מסיסים בשומנים. חומרים אלה יכולים לעבור דרך הממברנות באמצעות דיפוזיה רגילה. קוטבי והידרופילי מולקולות אינם מורשים לעבור דרכם. ניתן להעבירם רק דרך הממברנה בתהליכי הובלה פסיביים או פעילים. ממברנות מגנות על החלל התוך-תאי ועל החלל בתוך אברוני התא. הם מבטיחים שמירה על תנאים כימיים ופיזיקליים ספציפיים לתגובות ביוכימיות חשובות ללא הפרעה מבחוץ. החדירות של הממברנות מבטיחה הובלה סלקטיבית של חומרים חיוניים מהחלל החוץ-תאי לתא והוצאת מוצרים מטבוליים מהתא. הדבר נכון גם לגבי אברונים תאיים בודדים.
פונקציה ומשימה
ממברנות הן הכרחיות להתקדמות בלתי מופרעת של תגובות ביוכימיות חיוניות בתאים ובאברונים התאיים. חדירות ממברנה חיונית לא פחות לספק לתאים חומרים מזינים חשובים כמו חלבונים, פחמימות או שומנים. מינרלים, ויטמינים וחומרים פעילים אחרים חייבים להיות מסוגלים גם לעבור דרך הממברנה. במקביל מייצרים מוצרים מטבוליים שיש להשליך אותם מהתא. עם זאת, ממברנות חדירות רק למולקולות ליפופיליות ולמולקולות גז קטנות כגון חמצן or פַּחמָן דוּ תַחמוֹצֶת. מולקולות הידרופיליות קוטביות או אפילו גדולות יכולות לעבור דרך הממברנה רק באמצעות תהליכי הובלה. ישנן דרכים פסיביות ופעילות להובלת קרום למטרה זו. תחבורה פסיבית עובדת ללא אספקת אנרגיה לכיוון של פוטנציאל או ריכוז מִדרוֹן. מולקולות ליפופיליות קטנות יותר או מולקולות גז חשופות לדיפוזיה רגילה. עבור מולקולות גדולות יותר, דיפוזיה רגילה אינה אפשרית עוד. הנה, תחבורה מסוימת חלבונים או חלבוני תעלה יכולים להקל על הובלה. התחבורה חלבונים משתרע על הקרום כמו מנהרה. ניתן להעביר מולקולות קוטביות קטנות יותר דרך מנהרה זו באמצעות פעולת הקוטב חומצות אמינו. זה מאפשר גם הובלת יונים טעונים קטנים דרך המנהרה. אפשרות תחבורה פסיבית נוספת נובעת מפעולתם של חלבונים נושאים המתמחים במולקולות מסוימות. לפיכך, כאשר המולקולה עוגנת, הם משנים את קונפורמציה שלהם וכך מעבירים אותה על פני הקרום. הובלת קרום פעילה דורשת אספקת אנרגיה. המולקולה המקבילה מועברת כנגד a ריכוז שיפוע או שיפוע חשמלי. תהליכי אספקת אנרגיה נובעים מהידרוליזה של ATP, הצטברות שיפוע מטען בצורת שדה חשמלי או עלייה באנטרופיה על ידי בניית ריכוז מִדרוֹן. עבור חומרים שאינם יכולים לחדור לקרום כלל, אנדוציטוזיס או אקסוציטוזיס זמינים. ב endocytosis, טיפת נוזל משולב דרך התלהמות של הביו-ממברנה ומועבר לתא. זה יוצר מה שנקרא אנדוזום, שמעביר חומרים חשובים לציטופלזמה. במהלך האקסוציטוזיס, מוצרי פסולת בציטופלזמה מועברים החוצה על ידי שלפוחיות תחבורה עטופות בקרום.
מחלות והפרעות
הפרעות בחדירות הממברנה יכולות עוֹפֶרֶת למצבי מחלה שונים. השינויים משפיעים על חדירותם של יונים שונים. הפרעות חדירות קרום הן לעיתים קרובות תוצאה של מחלות לב וכלי דם. במקרה זה, האלקטרוליט לאזן של הגוף יכול להיות מושפע. עם זאת, גורמים תורשתיים רבים גורמים גם להפרעות של חדירות קרום. חלבונים שונים מעורבים בהרכבת הקרום ואחראים לתפקוד הנכון של שכבת השומנים הכפולה. שינויים גנטיים של חלבונים מסוימים אחראים, בין היתר, לשינויים בחדירות הממברנה. דוגמה אחת היא המחלה myotonia congenita Thomsen. מחלה זו הינה הפרעה שנקבעה גנטית בתפקוד השרירים. במקרה זה, א גֵן מוטציה שמקודדת עבור כלוריד ערוצים של סיב שריר קרומים. החדירות של כלוריד יונים מצטמצמת. התוצאה היא קלה יותר סיב שריר דפולריזציה מאשר אצל אנשים בריאים. הנטייה להתכווצות השרירים מוגברת, הנתפסת כנוקשות. לדוגמא, אגרוף סגור יכול להיפתח רק בעיכוב מסוים. כמו כן ניתן לפתוח את העיניים רק לאחר 30 שניות לאחר הסגירה, מה שנקרא עַפְעַף-לְפַגֵר. יתר על כן, יש מחלות אוטואימוניות שמכוונים במיוחד כנגד ביומברנות. בהקשר זה ידועה התסמונת האנטי-פוספוליפידית (APS). במחלה זו, הגוף המערכת החיסונית מכוונת כנגד חלבונים שקשורים ל- פוספוליפידים של הממברנה. כתוצאה מכך, ה דם הופך לקריש יותר. ההסתברות של לֵב התקפות, שבץ מוחי ותסחיף ריאתי מוגבר. הפרעות חדירות קרום נמצאות גם במה שמכונה מיטוכונדריופתיה. בתוך ה המיטוכונדריה, אנרגיה מתקבלת בעירה של פחמימות, שומנים וחלבונים. מיטוכונדריה הם אברונים תאיים המוקפים גם הם בקרום. בתוך תחנות כוח אנרגיה אלה, רדיקלים חופשיים מיוצרים ברמה גבוהה. אם אלה לא נלכדים, נוצר נזק לקרומים. זה מגביל מאוד את תפקודו של המיטוכונדריה. עם זאת, ישנן סיבות רבות ליעילות מופחתת של נבלות רדיקליות.
