Permeabilidade da membrana

o Permeabilidade da membrana caracteriza a permeabilidade das moléculas através da membrana celular. Todas as células são separadas do espaço intercelular por biomembranas e, ao mesmo tempo, contêm organelas celulares que, por sua vez, são circundadas por membranas. A permeabilidade das membranas é necessária para o bom andamento das reações bioquímicas.

Qual é a permeabilidade da membrana?

A permeabilidade da membrana é definida como a permeabilidade da biomembrana para líquidos e substâncias dissolvidas. As membranas celulares, entretanto, não são permeáveis ​​a todas as substâncias. Portanto, eles também são referidos como membranas semipermeáveis ​​(membranas semipermeáveis).

As biomembranas consistem em duas camadas de fosfolipídios que são permeáveis ​​a gases, como oxigênio ou dióxido de carbono, bem como a substâncias não polares solúveis em lipídios. Essas substâncias podem passar pelas membranas por difusão normal. Moléculas polares e hidrofílicas não são permitidas. Eles só podem ser transportados através da membrana por meio de processos de transporte passivos ou ativos.

As membranas protegem o espaço celular interno e o espaço dentro das organelas celulares. Eles garantem a manutenção de condições químicas e físicas especiais para importantes reações bioquímicas sem interferência externa.

A permeabilidade das membranas garante o transporte seletivo de substâncias vitais do espaço extracelular para a célula e a remoção de produtos metabólicos da célula. O mesmo se aplica às organelas celulares individuais.

Função e tarefa

As membranas são absolutamente necessárias para o processo imperturbado das reações bioquímicas vitais dentro das células e das organelas celulares. A permeabilidade da membrana é igualmente vital para poder fornecer às células nutrientes importantes, como proteínas, carboidratos ou gorduras. Minerais, vitaminas e outros ingredientes ativos também devem ser capazes de passar através da membrana. Ao mesmo tempo, são criados produtos metabólicos que devem ser eliminados da célula.

No entanto, as membranas são permeáveis ​​apenas a moléculas lipofílicas e pequenas moléculas de gás, como oxigênio ou dióxido de carbono. Moléculas polares, hidrofílicas ou grandes só podem ser transportadas através da membrana usando processos de transporte. Para isso, existem opções passivas e ativas de transporte por membrana.

O transporte passivo funciona sem fornecer energia na direção de um potencial ou gradiente de concentração. Moléculas lipofílicas menores ou moléculas de gás estão sujeitas à difusão normal. A difusão normal não é mais possível com moléculas maiores. Certas proteínas de transporte ou proteínas de canal podem facilitar o transporte aqui. As proteínas de transporte atravessam a membrana como um túnel. Moléculas polares menores podem ser passadas por esse túnel pela ação dos aminoácidos polares. Isso também permite o transporte de pequenos íons carregados através do túnel.

Outra opção de transporte passivo resulta da ação de proteínas carreadoras especializadas em certas moléculas. Quando a molécula atracou, eles mudam sua conformação e a transportam através da membrana.

No caso do transporte por membrana ativa, o fornecimento de energia é necessário. A molécula correspondente é transportada contra um gradiente de concentração ou um gradiente elétrico. Os processos de fornecimento de energia resultam da hidrólise do ATP, da formação de um gradiente de carga na forma de um campo elétrico ou do aumento da entropia pela formação de um gradiente de concentração.

Endocitose ou exocitose está disponível para substâncias que não conseguem penetrar na membrana. Na endocitose, a invaginação da biomembrana pega uma gota de líquido e a transporta para a célula. Isso cria um denominado endossomo, que transporta substâncias importantes para o citoplasma. Durante a exocitose, os produtos residuais no citoplasma são transportados por vesículas de transporte revestidas por membrana.

Doenças e enfermidades

Perturbações na permeabilidade da membrana podem levar a vários estados de doença. As mudanças afetam a permeabilidade dos vários íons. Os distúrbios da permeabilidade da membrana são frequentemente o resultado de doenças cardiovasculares. Isso pode afetar o equilíbrio eletrolítico do corpo.

No entanto, muitas causas hereditárias também causam distúrbios da permeabilidade da membrana. Várias proteínas estão envolvidas na estrutura da membrana e são responsáveis ​​pelo correto funcionamento da bicamada lipídica. Mudanças genéticas em certas proteínas são responsáveis, entre outras coisas, por mudanças na permeabilidade da membrana.

Um exemplo é a doença Myotonia congenita Thomsen. Esta doença é um distúrbio genético da função muscular. Um gene que codifica os canais de cloreto das membranas das fibras musculares sofre mutação. A permeabilidade dos íons cloreto é reduzida. Isso leva a uma despolarização das fibras musculares mais fácil do que em pessoas saudáveis. A tendência à contração muscular é aumentada, o que é sentido como rigidez. Por exemplo, um punho fechado só pode ser aberto com um certo atraso. Mesmo os olhos só podem ser abertos 30 segundos após o fechamento, o que é conhecido como tampa-lag.

Existem também doenças autoimunes que têm como alvo específico as biomembranas. Nesse contexto, é conhecida a chamada síndrome antifosfolipídica (APS). Nessa doença, o sistema imunológico do corpo é direcionado contra as proteínas que se ligam aos fosfolipídios da membrana. O resultado é um aumento da coagulabilidade do sangue. A probabilidade de ataques cardíacos, derrames e embolias pulmonares é aumentada.

Distúrbios na permeabilidade da membrana também podem ser encontrados na chamada doença mitocondrial. Na mitocôndria, a energia é obtida a partir da queima de carboidratos, gorduras e proteínas. As mitocôndrias são organelas celulares que também são circundadas por uma membrana. Um grande número de radicais livres é produzido nessas usinas de energia. Se eles não forem capturados, as membranas serão danificadas. Isso limita severamente a função das mitocôndrias. As causas para a eficácia reduzida dos eliminadores de radicais, entretanto, são diversas.