"선택적 투과성"이라고도 하는 반투과성 막은 일부 물질의 통과를 허용하지만 다른 물질의 통과를 방지하는 막입니다. 이 막은 자연적이거나 합성적일 수 있습니다.
천연 막은 모든 살아있는 세포의 막이고, 합성 막은 천연 기원 (셀룰로오스) 일 수 있거나 아닐 수 있으며 다른 용도로 합성되는 막입니다.
반투막의 개략도 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Adam Rędzikowski)
인공 또는 합성 반투과성 막의 유용성의 예는 신장 투석 기계에 사용되는 것, 또는 산업 또는 다른 화학 공정에서 혼합물을 여과하는 데 사용되는 것입니다.
반투막을 통한 물질의 통과는 다양한 메커니즘에 의해 발생합니다. 세포막과 합성 막에서 이것은 다른 직경의 기공을 통한 확산에 의해 발생할 수 있으며, 막을 가로 지르는 물질의 크기에 따라 "선택"됩니다. 물질이 멤브레인에 확산 용해되어 들어가는 것도 발생할 수 있습니다.
살아있는 세포에서, 물질의 농도 구배에 대해 또는 반대로 작용하는 수송 체를 통해 막을 통한 물질의 통과가 발생할 수 있습니다. 이 경우 기울기는 막 양쪽에있는 물질의 농도 차이입니다.
지구상의 모든 세포에는 막이 있으며, 이들은 내부 구성 요소를 외부 환경으로부터 보호하고 분리합니다. 막이 없으면 세포가없고 세포가 없으면 생명이 없습니다.
이러한 막이 반투과성 막의 가장 일반적인 예이기 때문에 이하에서 특별히 강조 할 것이다.
형질
생물학적 막의 구성 요소를 밝히는 첫 번째 연구는 적혈구를 사용하여 수행되었습니다. 이 연구에서 막을 형성하는 이중층의 존재가 입증되었고,이 층의 성분이 지질과 단백질이라는 것이 발견되었습니다.
모든 생물학적 막은 서로 다른 유형의 단백질이 "내장"된 이중 지질 매트릭스로 구성됩니다.
세포막의 지질 매트릭스는 포화 및 불포화 지방산으로 구성됩니다. 후자는 막에 일정한 유동성을 부여합니다.
지질은 친수성 헤드 (물에 대한 친화력을 가짐)와 하나 또는 두 개의 소수성 꼬리 (물 공포증, 물을 격퇴)를 갖는 각 지질이 탄화수소 꼬리를 갖는 이중층을 형성하는 방식으로 배열됩니다. 구조물의 중앙에서 서로 마주보고 있습니다.
인지질은 생물학적 막을 구성하는 가장 풍부한 지질입니다. 여기에는 포스파티딜콜린, 포스파티딜 이노시톨, 포스파티딜 에탄올 아민 및 포스파티딜 세린이 포함됩니다.
반투과성 생물학적 막의 예 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 LadyofHats)
막 지질 중에는 콜레스테롤과 당지질이 있으며 모두 양친 매성 특성을 가지고 있습니다.
반투막의 단백질은 여러 유형이 있습니다 (일부는 효소 활성을 가질 수 있음).
(1) 이온 채널 또는 기공을 형성하는 것
(2) 수송 단백질
(3) 한 세포 영역을 다른 영역에 결합하고 조직이 형성되도록하는 단백질
(4) 세포 내 캐스케이드에 결합하는 수용체 단백질 및
수송
반투과성 생물학적 막에서 수송은 단순 확산, 촉진 확산, 공동 수송, 능동 수송 및 2 차 능동 수송에 의해 이루어질 수있다.
간단한 확산 수송
이러한 유형의 수송에서, 물질을 막을 통해 이동시키는 에너지는 막 양쪽에있는 물질에 존재하는 농도의 차이입니다.
따라서 물질은 더 → 덜 의미가 있습니다. 즉, 더 집중된 곳에서 덜 집중된 곳으로 전달됩니다.
물질이 막에서 희석되거나 구멍이나 채널을 통과하기 때문에 확산이 발생할 수 있습니다. 모공 또는 채널은 두 가지 유형이 있습니다. 항상 열려있는 것과 열리고 닫히는 것, 즉 일시적으로 열리는 것입니다.
일시적으로 열린 구멍은 (1) 전압 의존적 일 수 있습니다.
확산 촉진을 통한 운송
이 경우 운반자는 운반 할 물질을 막의 한쪽에서 다른쪽으로 이동합니다. 이러한 수송 체는 막 또는 필요할 때 융합하는 소포에 영구적으로 존재할 수있는 막 단백질입니다.
이 수송 체는 또한 수송하는 물질의 농도 구배에 유리하게 작용합니다.
이러한 유형의 전송은 에너지 소비가 필요하지 않으므로 수동 전송이라고합니다. 이는 농도 구배를 선호하기 때문입니다.
공동 운송
반투과성 막을 통한 또 다른 유형의 수동 수송은 공동 수송이라고합니다. 이 경우 한 물질의 농도 구배는 구배에 대한 다른 물질의 수반 수송에 사용됩니다.
이러한 유형의 운송은 두 가지 물질이 같은 방향으로 운송되는 symport와 한 물질이 한 방향으로, 다른 하나가 반대 방향으로 운송되는 antisport의 두 가지 형태가 있습니다.
활성 막 수송
이것들은 에너지를 필요로하고 알려진 것은 ATP를 사용하기 때문에 ATPases라고 불리는 이유입니다. 효소 활성을 가진 이러한 수송 체는 ATP를 가수 분해하여 농도 구배에 대한 물질의 이동에 필요한 에너지를 얻습니다.
세 가지 유형의 ATPase가 알려져 있습니다.
Na + / K + 펌프와 칼슘 펌프 (칼슘 ATPases). 이들은 α와 ß 서브 유닛이 막 내에 내장 된 구조를 가지고 있습니다.
ATPases V 및 ATPases F는 여러 개의 하위 단위로 구성된 특징적인 줄기 모양과 줄기 하위 단위를 중심으로 회전하는 머리를 가지고 있습니다.
ATPases V는 예를 들어 위와 리소좀에서 농도 구배에 대해 수소 이온을 펌핑하는 역할을합니다. 도파민 성 소포와 같은 일부 소포에는 H +를 소포로 펌핑하는 이러한 유형의 수소 폭탄이 있습니다.
F ATPase는 H + 그래디언트를 이용하여 구조를 통해 이동하고 ADP 및 P를 취하여 ATP를 형성합니다. 즉, ATP를 가수 분해하는 대신 합성합니다. 이들은 미토콘드리아의 막에서 발견됩니다.
2 차 활성 수송
ATPase에 의해 생성 된 전기 화학적 구배를 사용하여 구배에 대해 다른 물질을 끌어 당기는 것은 전송입니다. 즉, 농도 구배에 대한 두 번째 물질의 수송은 수송 분자에 의한 ATP의 사용과 직접적으로 연결되지 않습니다.
풍모
살아있는 세포에서 반투과성 막의 존재는 세포 외 환경에서 동일한 물질의 농도와 완전히 다른 물질의 농도를 그 안에 유지할 수있게합니다.
그러나 이러한 농도 차이와 특정 물질에 대한 개방 채널 또는 기공의 존재에도 불구하고 이러한 분자는 특정 조건이 필요하거나 변경되지 않는 한 빠져 나가거나 들어 가지 않습니다.
이 현상의 원인은 확산 성 이온에 의해 생성 된 전기적 구배에 의해 막을 가로 지르는 농도의 차이를 보상하는 전기 화학적 평형이 있으며, 이는 일부 물질이 세포 내부로 빠져 나갈 수 없기 때문에 발생하기 때문입니다. .
참고 문헌
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