Z vlastností plazmatickej membrány je jednou z hlavných jej selektívna permeabilita. Vďaka nej sa vytvára delenie tekutých médií mnohobunkového organizmu na kompartmenty, v každom z nich sa vytvára jeho vlastné zloženie elektrolytov a organických látok. Akákoľvek organela alebo bunka ohraničená plazmatickou membránou prísne oddeľuje prostredie tela a reguluje transport látok v dvoch smeroch.
Definícia a vlastnosti
Selektívna permeabilita je jedinečná vlastnosť fosfolipidovej dvojvrstvy membrány s iónovými kanálmi zabudovanými do jej hrúbky. Táto kvalita je charakteristická pre každú bunku, ako aj pre membránové organely: lyzozómy, mitochondrie, jadro, Golgiho komplex, retikulum. Selektivita membrány je založená na jej štruktúre, ktorá zahŕňa hydrofóbne oblasti fosfolipidov.
Po vzdelaníformfolipidová dvojvrstva s hydrofóbnymi plochami oproti sebe, je priepustnosť vody cez plazmalemu obmedzená. Do bunky a mimo nej sa môže dostať iba cez transmembránové kanály, cez ktoré sa transport uskutočňuje podľa zákonov osmózy difúziou. Selektívna permeabilita pre molekuly vody je regulovaná osmotickým tlakom. V prípade zvýšenia koncentrácie solí vo vnútri bunky voda preniká kanálikmi do cytoplazmy a v prípade zvýšenia extracelulárneho osmotického tlaku sa rúti do medzibunkového priestoru.
Doprava
Bunková membrána oddeľuje dva kompartmenty – medzibunkový priestor s cytoplazmou (alebo dutinu organely a cytoplazmu). A medzi každým oddelením musí prebiehať neustála výmena látok. Plazmalemu charakterizuje aktívny a pasívny transport.
Active postupuje s nákladmi na energiu a umožňuje transport látok z oblasti s nižšou koncentráciou do väčšej. Pasívny transport je voľné prenikanie lipofilných látok do bunky cez plazmalemu, ako aj prenos iónov cez špeciálne kanály z oblasti vysokej koncentrácie do oblasti s nižším obsahom rovnakého typu iónov.
Transmembránové receptory
Selektívna permeabilita membrány pre ióny je regulovaná špecializovanými iónovými kanálmi zabudovanými do plazmalemy. Pre každý ión sú iné a regulujú rýchly aktívny transport alebo pasívny pomalý transport hydratovaných iónov. Iónové kanály pre draslík vždyotvorené a výmena draslíka sa uskutočňuje v závislosti od membránového potenciálu.
Sodík sa vyznačuje prítomnosťou pomalých aj rýchlych kanálov. Pomalé fungujú na podobnom princípe ako draslíkové a prevádzka rýchlych kanálov je príkladom aktívneho transportu, ku ktorému dochádza pri nákladoch na energiu. Dochádza k nemu v prípade generovania akčného potenciálu, kedy je krátkodobou aktiváciou rýchlych kanálov zabezpečený vysoko intenzívny vnútrobunkový prílev sodíkových iónov, po ktorom nasleduje dobitie membrány.
Selektívna permeabilita plazmalemy je dôležitá pre transport molekúl bielkovín, aminokyselín, vitamínov a dôležitých kofaktorov bunkových enzýmových systémov. Tieto molekuly sú polárne a hydrofilné, a preto nie sú schopné preniknúť cez hydrofóbnu lipidovú dvojvrstvu. Na ich transport sú v hrúbke membrány špeciálne kanály, ktoré tvoria komplexné glykoproteíny.
Transmembránový prevod
Napojenie špecializovaných ligandov na receptory aktivuje prechod látky do bunky. Pre každý typ takýchto molekúl je do hrúbky membrány zabudovaný vlastný špecifický nosič. Toto je najprísnejší a najšpecifickejší spôsob organizácie selektívnej permeability bunky – záruka, že do cytoplazmy neprenikne žiadna látka nepotrebná v tejto fáze jej vývoja.
Štruktúra špecifického transmembránového nosiča je zakódovaná v genetickom materiáli jadra. A proces montáže novéhokanál na transport látok je regulovaný samotnou bunkou. To znamená, že v každom štádiu svojej diferenciácie je schopný iniciovať alebo zastaviť tok určitých látok do svojej cytoplazmy v závislosti od vonkajších podmienok.
Vnútrobunkové receptory
Bunkové a membránové organely majú selektívnu permeabilitu vďaka intracelulárnym receptorom. Sú určené na príjem signálov z lipofilných látok. Na rozdiel od hydrofóbnych sú takéto molekuly schopné integrovať sa do lipidovej dvojvrstvy membrány a plávať v nej dlhú dobu, potom preniknú do cytoplazmy a dostanú sa do kontaktu s vnútrobunkovým alebo jadrovým receptorom.
Príkladom je prienik steroidných hormónov. Voľne prechádzajú cez cytolemu a po kontakte so špecifickým receptorom aktivujú alebo potláčajú určitý článok v metabolických reťazcoch. Príkladom selektívnej permeability je aj možnosť voľného prechodu lipofilných látok cez plazmatickú membránu.
Všetky lipofilné látky, ktoré dokážu prekonať lipidovú dvojvrstvu a rozpustiť sa v nej, majú vnútrobunkový receptor. Hydrofilné molekuly odpudzujú polarizované oblasti membrány, a preto sa musia buď pripojiť k transmembránovému transportéru, alebo sa pripojiť k povrchovým receptorovým molekulám membrány, aby preniesli signály alebo vstúpili do bunky.
