Wśród właściwości błony plazmatycznej jedną z głównych jest jej selektywna przepuszczalność. Dzięki niemu powstaje podział płynnych ośrodków organizmu wielokomórkowego na przedziały, z których każdy tworzy swój własny skład elektrolitów i substancji organicznych. Każda organella lub komórka otoczona błoną komórkową ściśle oddziela środowisko organizmu i reguluje transport substancji w dwóch kierunkach.
Definicja i cechy
Selektywna przepuszczalność to unikalna właściwość dwuwarstwy fosfolipidowej błony z kanałami jonowymi wbudowanymi w jej grubość. Ta jakość jest charakterystyczna dla każdej komórki, a także organelli błonowych: lizosomów, mitochondriów, jądra, kompleksu Golgiego, retikulum. Selektywność błony opiera się na jej strukturze, która obejmuje hydrofobowe regiony fosfolipidów.
Po edukacjidwuwarstwa fomfolipidowa z obszarami hydrofobowymi skierowanymi do siebie, przepuszczalność wody przez plazmalemę jest ograniczona. Może dostać się do wnętrza i na zewnątrz komórki jedynie przez kanały transbłonowe, przez które transport odbywa się zgodnie z prawami osmozy poprzez dyfuzję. Selektywna przepuszczalność cząsteczek wody regulowana jest ciśnieniem osmotycznym. W przypadku wzrostu stężenia soli wewnątrz komórki woda przenika kanałami do cytoplazmy, a w przypadku wzrostu zewnątrzkomórkowego ciśnienia osmotycznego wpada do przestrzeni międzykomórkowej.
Transport
Błona komórkowa oddziela dwa przedziały - przestrzeń międzykomórkową z cytoplazmą (lub wnęką organelli i cytoplazmą). A między każdym przedziałem musi istnieć ciągła wymiana substancji. Plazmalemma charakteryzuje się aktywnym i pasywnym transportem.
Active rozlicza się z kosztami energii i umożliwia transport substancji z obszaru o niższym stężeniu do większego. Transport bierny to swobodna penetracja substancji lipofilowych do komórki przez plazmalemę, a także przenoszenie jonów specjalnymi kanałami z obszaru o wysokim stężeniu do obszaru o niższej zawartości jonów tego samego typu.
Receptory transbłonowe
Selektywna przepuszczalność membrany dla jonów jest regulowana przez wyspecjalizowane kanały jonowe wbudowane w plazmalemę. Dla każdego jonu są one inne i regulują szybki transport aktywny lub pasywny powolny transport jonów uwodnionych. Kanały jonowe dla potasu zawszeotwarte, a wymiana potasu odbywa się w zależności od potencjału błony.
Sód charakteryzuje się obecnością zarówno wolnych, jak i szybkich kanałów. Powolne działają na podobnej zasadzie jak potasowe, a działanie szybkich kanałów jest przykładem aktywnego transportu, który zachodzi wraz z kosztami energii. Ma to miejsce w przypadku generowania potencjału czynnościowego, gdy wewnątrzkomórkowy napływ jonów sodu o dużej intensywności jest zapewniony przez krótkotrwałą aktywację szybkich kanałów, po której następuje doładowanie błony.
Selektywna przepuszczalność plazmalemmy jest ważna dla transportu cząsteczek białek, aminokwasów, witamin i ważnych kofaktorów systemów enzymatycznych komórek. Cząsteczki te są polarne i hydrofilowe, a zatem nie są w stanie przeniknąć hydrofobowej podwójnej warstwy lipidowej. Do ich transportu w grubości błony znajdują się specjalne kanały, które są złożonymi glikoproteinami.
Transmembranowy
Przyłączanie się wyspecjalizowanych ligandów do receptorów aktywuje przejście substancji do komórki. Dla każdego typu takich cząsteczek w grubości membrany wbudowany jest własny nośnik. Jest to najbardziej rygorystyczny i najbardziej specyficzny sposób organizowania selektywnej przepuszczalności komórki - gwarancja, że żadna zbędna w tej fazie rozwoju substancja nie przeniknie do cytoplazmy.
Struktura transbłonowego nośnika specyficznego jest zakodowana w materiale genetycznym jądra. A proces składania nowegokanał transportu substancji jest regulowany przez samą komórkę. Oznacza to, że na każdym etapie jej różnicowania jest w stanie zainicjować lub zatrzymać przepływ określonych substancji do swojej cytoplazmy, w zależności od warunków zewnętrznych.
Receptory wewnątrzkomórkowe
Organelle komórkowe i błonowe mają selektywną przepuszczalność dzięki receptorom wewnątrzkomórkowym. Przeznaczone są do odbierania sygnałów z substancji lipofilowych. W przeciwieństwie do hydrofobowych, takie cząsteczki są w stanie zintegrować się z dwuwarstwą lipidową błony i pływać w niej przez długi czas, po czym penetrują cytoplazmę i stykają się z receptorem wewnątrzkomórkowym lub jądrowym.
Przykładem jest przenikanie hormonów steroidowych. Swobodnie przechodzą przez cytolemmę i po kontakcie z określonym receptorem aktywują lub tłumią określone ogniwo w łańcuchach metabolicznych. Możliwość swobodnego przechodzenia substancji lipofilowych przez błonę komórkową jest również przykładem selektywnej przepuszczalności.
Wszystkie substancje lipofilowe, które mogą pokonać dwuwarstwę lipidową, rozpuszczając się w niej, mają wewnątrzkomórkowy receptor. Cząsteczki hydrofilowe odpychają spolaryzowane regiony błony i dlatego muszą albo przyłączać się do transportera transbłonowego, albo przyłączać się do cząsteczek receptora powierzchniowego błony, aby przekazywać sygnały lub wchodzić do komórki.
