- מאפיינים
- תַחְבּוּרָה
- הובלת דיפוזיה פשוטה
- הובלה באמצעות דיפוזיה מקלה
- תחבורה משותפת
- הובלת קרום פעילה
- הובלה פעילה משנית
- מאפיינים
- הפניות
הממברנות החצי - למחצה , המכונות גם "חדירות סלקטיביות" הן ממברנות המאפשרות מעבר של חומרים מסוימים, אך מונעות מעבר של דרכים אחרות. ממברנות אלו יכולות להיות טבעיות או סינתטיות.
ממברנות טבעיות הן הממברנות של כל התאים החיים, ואילו ממברנות סינתטיות, שיכולות להיות ממקור טבעי (תאית) או לא, הן שמסונתזות לשימושים שונים.
ייצוג סכמטי של קרום למחצה (מקור: אדם רדז'יקובסקי באמצעות ויקימדיה Commons)
דוגמא לשימושיותם של ממברנות חדירות-למחצה מלאכותיות או סינתטיות הן אלה המשמשות למכונות לדיאליזה של הכליות, או כאלה המשמשות לסינון תערובות בתעשייה או בתהליכים כימיים שונים.
מעבר חומרים דרך קרום חצי-קורה מתרחש על ידי מנגנונים שונים. בקרומים תאים וסינתטיים זה יכול להתרחש על ידי דיפוזיה דרך נקבוביות בקטרים שונים, אשר "בוחרים" לפי גודל החומרים החוצים את הממברנה. זה יכול לקרות גם שחומרים נכנסים על ידי התפשטות דיפוזיה בקרום.
בתאים חיים מעבר החומרים דרך הממברנות יכול להתרחש באמצעות הובלות הפועלות בעד או נגד מדרגות הריכוז של החומרים. שיפוע, במקרה זה, הוא ההבדל בריכוז של חומר משני צידי הממברנה.
לכל התאים על כדור הארץ יש קרומים, אלה מגנים ומפרידים את המרכיבים הפנימיים שלהם מהסביבה החיצונית. ללא קרומים אין תאים ובלי תאים אין חיים.
מכיוון שממברנות אלו הן הדוגמה הנפוצה ביותר לממברנות חדירות למחצה, יושם דגש מיוחד על אלה להלן.
מאפיינים
המחקרים הראשונים שהבהירו את מרכיבי הממברנות הביולוגיות נעשו באמצעות תאי דם אדומים. במחקרים אלה הודגמה נוכחות של שכבה כפולה היוצרת את הממברנות ואז התגלה כי מרכיבי שכבות אלה היו ליפידים וחלבונים.
כל הממברנות הביולוגיות מורכבות ממטריצת שומנים כפולה שיש בה סוגים שונים של חלבונים "משובצים".
מטריצת השומנים של קרומי התא מורכבת מחומצות שומן רוויות ולא רוויות; האחרון נותן לקרום נזילות מסוימת.
ליפידים מסודרים בצורה כזו שהם יוצרים דו שכבתי בו לכל ליפיד, שיש לו ראש הידרופילי (שיש לו זיקה למים) וזנבות הידרופובי אחד או שניים (פוביה של מים, דוחה מים), יש זנבות פחמימניים. זה מול זה במרכז המבנה.
פוספוליפידים הם השומנים השופרים ביותר המרכיבים קרומים ביולוגיים. אלה כוללים פוספטידילcholine, phosphatidylinositol, phosphatidylethanolamine ו- phosphatidylserine.
דוגמה לקרום ביולוגי חדיר למחצה (מקור: LadyofHats דרך ויקימדיה Commons)
בין השומנים הממברניים יש גם כולסטרול וגליקוליפידים, כולם בעלי תכונות אמפיפטיות.
חלבוני הממברנות למחצה הם מכמה סוגים (לחלקם עשויה להיות פעילות אנזימטית):
(1) אלה היוצרים תעלות יונים או נקבוביות
(2) חלבוני טרנספורטר
(3) חלבונים הקושרים אזור תא אחד למשנהו ומאפשרים להיווצר רקמות
(4) חלבוני קולטן הנקשרים למפלים תוך תאיים ו
תַחְבּוּרָה
בממברנה ביולוגית למחצה, הובלה יכולה להיות על ידי דיפוזיה פשוטה, דיפוזיה מקלה, הובלה בטרנספורט, הובלה אקטיבית והובלה פעילה משנית.
הובלת דיפוזיה פשוטה
בסוג זה של הובלה, האנרגיה המעבירה חומרים דרך הממברנה היא הפרש הריכוז הקיים עבור אותם חומרים משני צידי הממברנה.
כך, החומרים עוברים במובן יותר → פחות, כלומר מהמקום בו הם מרוכזים יותר למקום בו הם פחות מרוכזים.
דיפוזיה יכולה להתרחש מכיוון שהחומר מדולל בקרום או עובר דרך נקבוביות או תעלות. הנקבוביות או הערוצים הם משני סוגים: אלה שפתוחים תמיד ואלה שנפתחים ונסגרים, כלומר הם פתוחים באופן זמני.
הנקבוביות הפתוחות חולפות בתורן יכולות להיות תלויות מתח (1), כלומר הן נפתחות בתגובה למתח מסוים ו (2) תלויות ליגנד, אשר חייבות להיקשר לכימיקלים מסוימים כלשהם כדי לפתוח.
הובלה באמצעות דיפוזיה מקלה
במקרה זה, טרנספורטר מעביר את החומר שיועבר מצידו האחד של הממברנה לצד השני. הובלות אלה הינן חלבוני ממברנה שיכולות להיות לצמיתות על הממברנה או בשלפוחיות המתמזגות אליה בעת הצורך.
הובלות אלה פועלות גם לטובת מדרגות הריכוז של החומרים שהם מעבירים.
הסעות מסוג זה אינן דורשות צריכת אנרגיה ולכן נקראות טרנספורטים פסיביים, מכיוון שהם מתרחשים לטובת שיפוע ריכוז.
תחבורה משותפת
סוג אחר של הובלה פסיבית דרך ממברנות חדירות למחצה נקרא טרנספורט. במקרה זה, מדרגת הריכוז של חומר אחד משמשת להובלה במקביל של אחר כנגד שיפועו.
הובלה מסוג זה יכולה להיות בשתי צורות: סימפורט, אליו מועברים שני החומרים לאותו כיוון, ואנטיספורט, בו חומר אחד מועבר לכיוון אחד והשני בכיוון ההפוך.
הובלת קרום פעילה
אלה דורשים אנרגיה וכאלה הידועים משתמשים ב- ATP, וזו הסיבה שהם מכונים ATPases. הובלות אלה עם פעילות אנזימטית hydrolysze ATP כדי להשיג את האנרגיה הדרושה לתנועת חומרים כנגד שיפוע הריכוז שלהם.
ידועים שלושה סוגים של ATPases:
משאבות Na + / K + ומשאבות הסידן (ATPases סידן). לאלה יש מבנה שנוצר על ידי יחידת α ותת ß המשובצים בקרום.
ATPases V ו- ATPases F, בעלי צורת גבעול אופיינית המורכבת ממספר יחידות משנה וראש המסתובב סביב יחידות הגזע.
ATPases V משמשים לשאיבת יוני מימן כנגד מדרגת ריכוז, בבטן ובליזוזומים, למשל. בכמה שלפוחיות, כמו למשל דופמינרגיות, יש פצצות מימן מסוג זה הזורמות H + לתוך שלפוחית השתן.
ATPases F מנצלים את מעבר H + כך שהם עוברים דרך המבנה שלו ולוקחים ADP ו- P ויוצרים ATP, כלומר במקום הידרוליזה של ATP הם מסנתזים אותו. אלה נמצאים בקרומי המיטוכונדריה.
הובלה פעילה משנית
התעבורה היא זו, העושה שימוש במדרגה האלקטרוכימית הנוצרת על ידי ATPase, גוררת חומר אחר כנגד שיפוע. כלומר, הובלת החומר השני כנגד שיפוע הריכוז שלו אינה משולבת ישירות לשימוש ב- ATP על ידי מולקולת הטרנספורטר.
מאפיינים
בתאים חיים, נוכחותם של קרומים למחצה מאפשרת לשמור בתוכם ריכוזי חומרים השונים לחלוטין מריכוזי אותם חומרים בסביבה החוץ תאית.
עם זאת, למרות הבדלי ריכוז אלה ותעלות או נקבוביות פתוחות עבור חומרים מסוימים, מולקולות אלה אינן בורחות או נכנסות, אלא אם כן יש צורך או ישתנו תנאים מסוימים.
הסיבה לתופעה היא שקיימת שיווי משקל אלקטרוכימי הגורם להבדלי הריכוז על פני הממברנות לפצות עם המדרגה החשמלית הנוצרת על ידי היונים המפוזרים וזה קורה מכיוון שחומרים מסוימים אינם יכולים לצאת בתוך התאים. .
הפניות
- אלברטס, ב., דניס, ב., הופקין, ק., ג'ונסון, א., לואיס, ג'., רף, מ., … וולטר, פ. (2004). ביולוגיה תאי חיונית. אבינגדון: גרלנד מדע, טיילור ופרנסיס.
- אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, רף, מ., רוברטס, ק., וולטר, פ. (2008). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה חמישית). ניו יורק: גרלנד מדע, טיילור ופרנסיס גרופ.
- Berne, R., & Levy, M. (1990). פִיסִיוֹלוֹגִיָה. מוסבי; מהדורת אד בינלאומית.
- פוקס, SI (2006). פיזיולוגיה אנושית (מהדורה 9). ניו יורק, ארה"ב: McGraw-Hill Press.
- Luckey, M. (2008). ביולוגיה מבנית ממברנת: עם יסודות ביוכימיים וביו-פיזיים. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '.