učbenik Temelji fiziologije

Celična membrana in promet snovi skoznjoZa razumevanje celične fiziologije je pomembno poznatizgradbo celične membrane. Celična membrana je dvoslojfosfolipidov, ki so z vodotopnimi deli molekul (polarne glave)obrnjeni proti vodni raztopini na obeh straneh membrane,medtem ko so vodonetopni (hidrofobni) repki teh molekulobrnjeni proti osrednjemu delu lipidnega dvosloja (slika 1.2). Vta lipidni dvosloj so vključene membranske beljakovine(membranski receptorji, ionski kanalčki, encimi).‣ difuzijska razdalja. Difuzija je prepočasna za učinkovitprenos snovi na razdaljah, večjih od 100 μm;‣ površina membrane. Neto difuzija je sorazmerna površinicelične membrane.A[S]Sneto difuzija[S]Skozi membrano neprestano poteka prenos snovi. Plazmalemaje selektivna membrana, zato skoznjo snovi večinoma neprehajajo prosto. Poglavitni načini prehajanja snovi skozimembrano so difuzija, več vrst transportov s prenašalci, osmoza,ter prenos snovi z membranskimi mešički.znotrajcelična tekočinazunajcelična tekočinapolarne glavenepolarnirepkizunajcelična tekočinaznotrajceličnatekočinamembranske beljakovineSlika 1.2 Model zgradbe celične membrane.}fosfolipidnidvoslojB[S]Sznotrajcelična tekočinaprenašalec[S]zunajcelična tekočinaDifuzijaDifuzija je razporejanje delcev snovi v določenem volumnuzaradi naključnega gibanja le-teh v vse smeri (Brownovogibanje). Zaradi difuzije se po določenem času koncentracijaneke snovi v vseh delih enotnega volumna izenači. Do netoprenosa snovi z difuzijo skozi celično membrano lahko pride,kadar imamo na eni strani celične membrane drugačnokoncentracijo snovi kot na drugi strani celične membrane, in četa snov lahko prehaja skozi plazmalemo. Difuzija skozimembrano poteka pretežno v smeri od področja z večjokoncentracijo proti področju z manjšo koncentracijo snovi. Pridifuziji se energija v obliki temeljne energetsko bogate molekuleadenozin trifosfata (ATP) ne porablja neposredno in zato takprenos prek celične membrane imenujemo pasivni transport(slika 1.3A).Na difuzijo skozi celično membrano vplivajo naslednjidejavniki:‣ razlika v koncentracijah topljenca (koncentracijskigradient). Gradient je razlika med dvema količinama nadoločeni fizični razdalji. Na premike ionov, to je električnonabitih delcev skozi celično membrano vpliva polegelektričnega gradienta tudi kemijski gradient. Kermembrana ni prosto prepustna za električno nabite delce,le-ti difundirajo posebne cevaste membranske beljakovine,ionske kanalčke. V notranjosti celice imamo prebiteknegativnega naboja (glej Mirovni membranski potencial).Katione (pozitivno nabiti ioni) bo zato elektrostatska silavlekla iz zunanjosti v notranjost celice, anione pa vnasprotni smeri. Tok ionov skozi membrano je odvisentako od električnega kot od koncentracijskega gradienta zata ion (glej tudi sliko 1.6);‣ prepustnost membrane za topljenec. Zaradi svojihkemijskih lastnosti je membrana selektivno prepustna zamaščobe in majhne nepolarne molekule, ki so topne vmembranskih lipidih.‣ molekulska masa topljenca;Slika 1.3 Difuzija (A) in olajšana difuzija (B). Večji znakpredstavlja višjo koncentracijo snovi v zunajceličnem prostoru.Prazen krog v delu B je simbol za prenašalsko beljakovino. Priolajšani difuziji se molekula iz zunajceličnega prostora (npr.glukoza) veže na receptor prenašalske beljakovine. Vezavaspremeni obliko beljakovine (konformacijo) in glukoza seprenese v citosol.OsmozaOsmoza označuje prehajanje vode med biološkimi predelki, kijih ločuje delno prepustna (semipermeabilna) membrana(omejuje prehajanje topljencev), zaradi razlik v koncentracijitopljencev med predelki. Osmoza je v bistvu difuzija vode izpodročij z manjšo koncentracijo topljencev (področja z velikokoncentracijo vode) v področja z večjo koncentracijo topljencev.Do osmoze pride, kadar imamo:‣ koncentracijski gradient topljenca prek membrane;‣ semipermeabilno membrano, ki je prepustna za vodo, ne paza topljence;‣ osmotski gradient. Celična membrana prepušča molekulevode, tako da vsak topljenec, ki ne more skozi membranoslediti vodi lahko povzroči osmozo. Normalno so celice vosmotskem ravnovesju, zato ker so osmotsko aktivne snoviv celici uravnotežene z osmotsko aktivnimi snovmi zunajcelice. Vsaka motnja v osmotskem ravnovesju povzročipremik vode in spremembo v volumnu celice.Osmotske lastnosti raztopine lahko opišemo na več načinov:‣ osmolarnost odseva skupno število delcev v litru raztopine.Osmolarnost 1 mM raztopine glukoze je 1 mosm.Osmolarnost 1 mM NaCl pa je 2 mosm, ker NaCl razpadena dva osmotsko aktivna delca (iona), Na + in Cl - ;‣ toničnost je pojem, ki je povezan z učinkom raztopine navolumen žive celice. Raztopina je lahko izotonična, topomeni, da je v osmotskem ravnovesju z znotrajceličnoraztopino. Plazma in intersticijska tekočina sta ponavadi2