Perméabilité de la membrane

le Perméabilité de la membrane caractérise la perméabilité des molécules à travers la membrane cellulaire. Toutes les cellules sont séparées de l'espace intercellulaire par des biomembranes et contiennent en même temps des organites cellulaires qui sont à leur tour entourées de membranes. La perméabilité des membranes est nécessaire au bon déroulement des réactions biochimiques.

Quelle est la perméabilité de la membrane?

La perméabilité de la membrane est définie comme la perméabilité de la biomembrane aux liquides et aux substances dissoutes. Les membranes cellulaires, cependant, ne sont pas perméables à toutes les substances. Par conséquent, ils sont également appelés membranes semi-perméables (membranes semi-perméables).

Les biomembranes sont constituées de deux couches de phospholipides perméables aux gaz tels que l'oxygène ou le dioxyde de carbone ainsi que des substances non polaires liposolubles. Ces substances peuvent traverser les membranes par diffusion normale. Les molécules polaires et hydrophiles ne sont pas autorisées à traverser. Ils ne peuvent être transportés à travers la membrane que par des processus de transport passifs ou actifs.

Les membranes protègent l'espace interne cellulaire et l'espace dans les organites cellulaires. Ils assurent le maintien de conditions chimiques et physiques spéciales pour des réactions biochimiques importantes sans interférence externe.

La perméabilité des membranes assure le transport sélectif des substances vitales de l'espace extracellulaire vers la cellule et l'élimination des produits métaboliques de la cellule. La même chose s'applique aux organites cellulaires individuelles.

Fonction et tâche

Les membranes sont absolument nécessaires pour le processus non perturbé des réactions biochimiques vitales dans les cellules et les organites cellulaires. La perméabilité de la membrane est tout aussi vitale pour pouvoir fournir aux cellules des nutriments importants tels que des protéines, des glucides ou des graisses. Les minéraux, vitamines et autres principes actifs doivent également pouvoir passer à travers la membrane. Dans le même temps, des produits métaboliques sont créés qui doivent être éliminés de la cellule.

Cependant, les membranes ne sont perméables qu'aux molécules lipophiles et aux petites molécules de gaz telles que l'oxygène ou le dioxyde de carbone. Les molécules polaires, hydrophiles ou de grande taille ne peuvent être transportées à travers la membrane qu'en utilisant des processus de transport. Il existe des options passives et actives de transport membranaire pour cela.

Le transport passif fonctionne sans fournir d'énergie dans le sens d'un gradient de potentiel ou de concentration. Les petites molécules lipophiles ou les molécules de gaz sont soumises à une diffusion normale. La diffusion normale n'est plus possible avec des molécules plus grosses. Certaines protéines de transport ou protéines de canal peuvent faciliter le transport ici. Les protéines de transport traversent la membrane comme un tunnel. Des molécules polaires plus petites peuvent être passées à travers ce tunnel via l'action d'acides aminés polaires. Cela permet également de transporter de petits ions chargés à travers le tunnel.

Une autre option de transport passif résulte de l'action de protéines porteuses spécialisées dans certaines molécules. Lorsque la molécule s'est amarrée, ils changent de conformation et la transportent à travers la membrane.

Dans le cas d'un transport membranaire actif, l'apport d'énergie est nécessaire. La molécule correspondante est transportée contre un gradient de concentration ou un gradient électrique. Les processus d'alimentation en énergie résultent de l'hydrolyse de l'ATP, de la formation d'un gradient de charge sous la forme d'un champ électrique ou de l'augmentation de l'entropie par construction d'un gradient de concentration.

L'endocytose ou l'exocytose est disponible pour les substances qui ne peuvent pas du tout pénétrer dans la membrane. En endocytose, l'invagination de la biomembrane absorbe une goutte de liquide et la transporte dans la cellule. Cela crée un soi-disant endosome, qui transporte des substances importantes dans le cytoplasme. Au cours de l'exocytose, les déchets du cytoplasme sont transportés vers des vésicules de transport recouvertes de membrane.

Maladies et affections

Les perturbations de la perméabilité de la membrane peuvent conduire à divers états pathologiques. Les changements affectent la perméabilité des différents ions. Les troubles de la perméabilité membranaire sont souvent le résultat de maladies cardiovasculaires. Cela peut affecter l'équilibre électrolytique du corps.

Cependant, de nombreuses causes héréditaires provoquent également des troubles de la perméabilité membranaire. Différentes protéines sont impliquées dans la structure de la membrane et sont responsables du bon fonctionnement de la bicouche lipidique. Les modifications génétiques de certaines protéines sont responsables, entre autres, de modifications de la perméabilité membranaire.

Un exemple est la maladie Myotonia congenita Thomsen. Cette maladie est un trouble génétique de la fonction musculaire. Un gène qui code pour les canaux chlorure des membranes des fibres musculaires est muté. La perméabilité des ions chlorure est réduite. Cela conduit à une dépolarisation des fibres musculaires plus facile que chez les personnes en bonne santé. La tendance à la contraction musculaire est augmentée, ce qui est ressenti comme une raideur. Par exemple, un poing fermé ne peut être ouvert qu'avec un certain délai. Même les yeux ne peuvent être ouverts qu'après 30 secondes après la fermeture, ce qui est connu sous le nom de lid-lag.

Il existe également des maladies auto-immunes qui ciblent spécifiquement les biomembranes. Dans ce contexte, le syndrome dit des antiphospholipides (APS) est connu. Dans cette maladie, le système immunitaire du corps est dirigé contre les protéines liées aux phospholipides de la membrane. Le résultat est une coagulabilité accrue du sang. La probabilité de crises cardiaques, d'accidents vasculaires cérébraux et d'embolies pulmonaires est augmentée.

Des perturbations de la perméabilité de la membrane peuvent également être trouvées dans la maladie dite mitochondriale. Dans les mitochondries, l'énergie est obtenue à partir de la combustion des glucides, des graisses et des protéines. Les mitochondries sont des organites cellulaires qui sont également entourées d'une membrane. Un grand nombre de radicaux libres sont produits au sein de ces centrales énergétiques. Si ceux-ci ne sont pas capturés, les membranes seront endommagées. Cela limite considérablement la fonction des mitochondries. Les causes de l'efficacité réduite des charognards de radicaux, cependant, sont diverses.