Tính thấm của màng

Các Tính thấm của màng đặc trưng cho khả năng thấm của các phân tử qua màng tế bào. Tất cả các tế bào đều được ngăn cách với gian bào bằng màng sinh chất, đồng thời chứa các bào quan của tế bào lần lượt được bao bọc bởi màng. Tính thấm của màng là cần thiết cho sự vận hành trơn tru của các phản ứng sinh hóa.

Tính thấm của màng là gì?

Tính thấm của màng được định nghĩa là tính thấm của màng sinh học đối với chất lỏng và chất hòa tan. Tuy nhiên, màng tế bào không thấm được tất cả các chất. Vì vậy, chúng còn được gọi là màng bán thấm (màng bán thấm).

Biomembranes bao gồm hai lớp phospholipid có khả năng thấm qua các chất khí như oxy hoặc carbon dioxide cũng như các chất hòa tan trong lipid, không phân cực. Những chất này có thể đi qua màng thông qua sự khuếch tán bình thường. Các phân tử phân cực và ưa nước không được phép đi qua. Chúng chỉ có thể được vận chuyển qua màng thông qua các quá trình vận chuyển thụ động hoặc chủ động.

Màng bảo vệ không gian bên trong tế bào và không gian bên trong các bào quan của tế bào. Chúng đảm bảo duy trì các điều kiện hóa học và vật lý đặc biệt cho các phản ứng sinh hóa quan trọng mà không có sự can thiệp từ bên ngoài.

Tính thấm của màng đảm bảo sự vận chuyển có chọn lọc các chất quan trọng từ không gian ngoại bào vào tế bào và loại bỏ các sản phẩm trao đổi chất ra khỏi tế bào. Điều này cũng áp dụng cho các bào quan riêng lẻ của tế bào.

Chức năng & nhiệm vụ

Màng là hoàn toàn cần thiết cho quá trình không bị xáo trộn của các phản ứng sinh hóa quan trọng trong tế bào và các bào quan của tế bào. Tính thấm của màng cũng quan trọng không kém để có thể cung cấp cho tế bào các chất dinh dưỡng quan trọng như protein, carbohydrate hoặc chất béo. Khoáng chất, vitamin và các thành phần hoạt tính khác cũng phải có khả năng đi qua màng. Đồng thời, các sản phẩm trao đổi chất được tạo ra phải được thải bỏ khỏi tế bào.

Tuy nhiên, các màng chỉ có thể thấm các phân tử ưa béo và các phân tử khí nhỏ như oxy hoặc carbon dioxide. Các phân tử phân cực, ưa nước hoặc lớn chỉ có thể được vận chuyển qua màng bằng các quá trình vận chuyển. Có những lựa chọn thụ động và chủ động để vận chuyển màng cho việc này.

Vận chuyển thụ động hoạt động mà không cung cấp năng lượng theo hướng của thế năng hoặc gradien nồng độ. Các phân tử ưa béo nhỏ hơn hoặc các phân tử khí có thể khuếch tán bình thường. Sự khuếch tán bình thường không còn khả thi với các phân tử lớn hơn. Một số protein vận chuyển hoặc protein kênh có thể tạo điều kiện vận chuyển ở đây. Các protein vận chuyển trải dài qua màng giống như một đường hầm. Các phân tử phân cực nhỏ hơn có thể đi qua đường hầm này thông qua hoạt động của các axit amin phân cực. Điều này cũng cho phép vận chuyển các ion tích điện nhỏ qua đường hầm.

Một phương án vận chuyển thụ động khác là kết quả của hoạt động của các protein mang chuyên về các phân tử nhất định. Khi phân tử cập bến, chúng thay đổi cấu trúc và vận chuyển nó qua màng.

Trong trường hợp vận chuyển màng tích cực, việc cung cấp năng lượng là cần thiết. Phân tử tương ứng được vận chuyển theo một gradien nồng độ hoặc một gradien điện. Các quá trình cung cấp năng lượng là kết quả của quá trình thủy phân ATP, sự hình thành của một gradien điện tích dưới dạng điện trường hoặc sự gia tăng entropi bằng cách tạo ra một gradient nồng độ.

Hiện tượng endocytosis hoặc exocytosis có sẵn đối với các chất hoàn toàn không thể xuyên qua màng. Trong quá trình nội bào, sự xâm nhập của màng sinh chất lấy một giọt chất lỏng và vận chuyển vào tế bào. Điều này tạo ra một cái gọi là endosome, vận chuyển các chất quan trọng vào tế bào chất. Trong quá trình xuất bào, các chất thải trong tế bào chất được đưa ra ngoài bằng các túi vận chuyển có màng.

Bệnh tật & ốm đau

Rối loạn tính thấm của màng có thể dẫn đến các trạng thái bệnh khác nhau. Những thay đổi ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của các ion khác nhau. Rối loạn tính thấm của màng thường là hậu quả của các bệnh tim mạch. Điều này có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng điện giải của cơ thể.

Tuy nhiên, nhiều nguyên nhân do di truyền cũng gây ra rối loạn tính thấm của màng. Các protein khác nhau tham gia vào cấu trúc của màng và chịu trách nhiệm cho hoạt động chính xác của lớp kép lipid. Những thay đổi di truyền trong một số protein nhất định là nguyên nhân gây ra những thay đổi về tính thấm của màng.

Một ví dụ là bệnh Myotonia bẩm sinh Thomsen. Bệnh này là một rối loạn di truyền của chức năng cơ. Một gen mã hóa các kênh clorua của màng sợi cơ bị đột biến. Tính thẩm thấu của các ion clorua bị giảm. Điều này dẫn đến quá trình khử cực sợi cơ dễ dàng hơn ở những người khỏe mạnh. Xu hướng co cơ tăng lên, được cảm nhận như là cứng. Ví dụ, một nắm đấm đóng chỉ có thể được mở ra với một độ trễ nhất định. Ngay cả mắt chỉ có thể mở sau 30 giây sau khi đóng, được gọi là hiện tượng trễ nắp.

Ngoài ra còn có các bệnh tự miễn đặc biệt nhắm vào các màng sinh học. Trong bối cảnh này, cái gọi là hội chứng kháng phospholipid (APS) được biết đến. Trong bệnh này, hệ thống miễn dịch của cơ thể chống lại các protein liên kết với các phospholipid của màng. Kết quả là làm tăng khả năng đông máu của máu. Tăng khả năng bị đau tim, đột quỵ và thuyên tắc phổi.

Rối loạn tính thấm của màng cũng có thể được tìm thấy trong cái gọi là bệnh ty thể. Trong ty thể, năng lượng thu được từ quá trình đốt cháy carbohydrate, chất béo và protein. Ti thể là bào quan của tế bào cũng được bao bọc bởi một lớp màng. Một số lượng lớn các gốc tự do được tạo ra trong các nhà máy năng lượng này. Nếu không nắm bắt được những thứ này, màng lọc sẽ bị hỏng. Điều này hạn chế nghiêm trọng chức năng của ti thể. Tuy nhiên, các nguyên nhân làm giảm hiệu quả của các chất diệt khuẩn triệt để rất đa dạng.