los Permeabilidad de la membrana caracteriza la permeabilidad de las moléculas a través de la membrana celular. Todas las células están separadas del espacio intercelular por biomembranas y al mismo tiempo contienen orgánulos celulares que a su vez están rodeados por membranas. La permeabilidad de las membranas es necesaria para el buen funcionamiento de las reacciones bioquímicas.
¿Qué es la permeabilidad de la membrana?
La permeabilidad de la membrana se define como la permeabilidad de la biomembrana para líquidos y sustancias disueltas. Sin embargo, las membranas celulares no son permeables a todas las sustancias. Por lo tanto, también se denominan membranas semipermeables (membranas semipermeables).
Las biomembranas constan de dos capas de fosfolípidos que son permeables a gases como el oxígeno o el dióxido de carbono, así como a sustancias no polares solubles en lípidos. Estas sustancias pueden atravesar las membranas por difusión normal. No se permite el paso de moléculas polares e hidrófilas. Solo se pueden transportar a través de la membrana mediante procesos de transporte pasivos o activos.
Las membranas protegen el espacio celular interno y el espacio dentro de los orgánulos celulares. Aseguran el mantenimiento de condiciones químicas y físicas especiales para reacciones bioquímicas importantes sin interferencias externas.
La permeabilidad de las membranas asegura el transporte selectivo de sustancias vitales desde el espacio extracelular a la célula y la eliminación de productos metabólicos de la célula. Lo mismo se aplica a los orgánulos celulares individuales.
Función y tarea
Las membranas son absolutamente necesarias para el proceso inalterado de reacciones bioquímicas vitales dentro de las células y los orgánulos celulares. La permeabilidad de la membrana es igualmente vital para poder suministrar a las células nutrientes importantes como proteínas, carbohidratos o grasas. Los minerales, vitaminas y otros ingredientes activos también deben poder atravesar la membrana. Al mismo tiempo, se crean productos metabólicos que deben eliminarse de la célula.
Sin embargo, las membranas solo son permeables a moléculas lipofílicas y pequeñas moléculas de gas como oxígeno o dióxido de carbono. Las moléculas polares, hidrófilas o grandes solo pueden transportarse a través de la membrana mediante procesos de transporte. Existen opciones pasivas y activas para el transporte de membranas para esto.
El transporte pasivo funciona sin suministrar energía en la dirección de un gradiente de potencial o concentración. Las moléculas lipófilas o moléculas de gas más pequeñas están sujetas a una difusión normal. La difusión normal ya no es posible con moléculas más grandes. Ciertas proteínas de transporte o proteínas de canal pueden facilitar el transporte aquí. Las proteínas de transporte atraviesan la membrana como un túnel. Las moléculas polares más pequeñas pueden pasar a través de este túnel mediante la acción de los aminoácidos polares. Esto también permite el transporte de pequeños iones cargados a través del túnel.
Otra opción de transporte pasivo resulta de la acción de las proteínas transportadoras que se especializan en determinadas moléculas. Cuando la molécula se acopla, cambian su conformación y la transportan a través de la membrana.
En el caso del transporte de membrana activa, el suministro de energía es necesario. La molécula correspondiente se transporta contra un gradiente de concentración o un gradiente eléctrico. Los procesos de suministro de energía son el resultado de la hidrólisis de ATP, la formación de un gradiente de carga en forma de campo eléctrico o el aumento de la entropía mediante la formación de un gradiente de concentración.
La endocitosis o exocitosis está disponible para sustancias que no pueden penetrar la membrana en absoluto. En la endocitosis, la invaginación de la biomembrana toma una gota de líquido y la transporta al interior de la célula. Esto crea el llamado endosoma, que transporta sustancias importantes al citoplasma. Durante la exocitosis, los productos de desecho del citoplasma son transportados hacia el exterior mediante vesículas de transporte recubiertas de membrana.
Enfermedades y dolencias
Las alteraciones en la permeabilidad de la membrana pueden provocar diversos estados patológicos. Los cambios afectan la permeabilidad de los distintos iones. Los trastornos de la permeabilidad de las membranas son a menudo el resultado de enfermedades cardiovasculares. Esto puede afectar el equilibrio de electrolitos del cuerpo.
Sin embargo, muchas causas hereditarias también provocan trastornos de la permeabilidad de la membrana. Varias proteínas están involucradas en la estructura de la membrana y son responsables del correcto funcionamiento de la bicapa lipídica. Los cambios genéticos en ciertas proteínas son responsables, entre otras cosas, de cambios en la permeabilidad de la membrana.
Un ejemplo es la enfermedad Myotonia congénita de Thomsen. Esta enfermedad es un trastorno genético de la función muscular. Un gen que codifica los canales de cloruro de las membranas de las fibras musculares está mutado. Se reduce la permeabilidad de los iones cloruro. Esto conduce a una despolarización de las fibras musculares más fácil que en personas sanas. Aumenta la tendencia a la contracción muscular, que se siente como rigidez. Por ejemplo, un puño cerrado solo se puede abrir con un cierto retraso. Incluso los ojos solo se pueden abrir después de 30 segundos después del cierre, lo que se conoce como párpado-retraso.
También existen enfermedades autoinmunes que se dirigen específicamente a las biomembranas. En este contexto se conoce el llamado síndrome antifosfolípido (SAF). En esta enfermedad, el sistema inmunológico del cuerpo se dirige contra las proteínas que están unidas a los fosfolípidos de la membrana. El resultado es una mayor coagulabilidad de la sangre. La probabilidad de ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares y embolias pulmonares aumenta.
Las alteraciones en la permeabilidad de la membrana también se pueden encontrar en la llamada enfermedad mitocondrial. En la mitocondria, la energía se obtiene de la quema de carbohidratos, grasas y proteínas. Las mitocondrias son orgánulos celulares que también están rodeados por una membrana. Dentro de estas plantas de energía se produce una gran cantidad de radicales libres. Si no se capturan, las membranas se dañarán. Esto limita severamente la función de las mitocondrias. Sin embargo, las causas de la reducción de la eficacia de los eliminadores de radicales son diversas.
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