membraaneigenschappen

Membraaneigenschappen zijn de kenmerken van een membraan die bepalen hoe moleculen en ionen erdoorheen bewegen en hoe zij hiermee interageren. Biologische membranen bestaan hoofdzakelijk uit een lipide dubbellaag met geïntegreerde eiwitten en cholesterol, en worden beschreven volgens het fluid-mosaic-model.

Structuur en samenstelling bepalen belangrijke eigenschappen zoals doorlaatbaarheid, mechanische sterkte en vloeibaarheid. De dikte van de lipidebilayer, en de aanwezigheid van verzadigde en onverzadigde lipiden en cholesterol beïnvloeden hoe moleculen diffunderen en hoe membranen reageren op temperatuur.

Doorlaatbaarheid en selectiviteit: permeabiliteit P geeft de snelheid aan waarmee een stof door het membraan diffundeert. Niet-polaire en hydrofobe moleculen diffunderen relatief snel door de lipide bilayer; ionen en polaire moleculen diffunderen via gefaciliteerde routes zoals kanalen en transporters, of via actief transport door pompen.

Elektrische eigenschappen omvatten membraanpotentiaal en capacitieve eigenschappen. Een asymmetrische verdeling van ionen creëert een potentiaal over de membraan; spanning kan gating van kanalen en transporters beïnvloeden en is essentieel voor zenuw- en spierfunctie.

Fysische eigenschappen omvatten vloeibaarheidsgraad, elasticiteit en het vermogen om mechanische spanning te weerstaan. Cholesterol modereert fluiditeit: bij lage temperatuur stabiliseert het membraan, bij hoge temperatuur houdt het de mobiliteit en integriteit.

Metingen en modellen: de belangrijkste parameters zijn permeabiliteit P, diffusiviteit D en partitioncoëfficiënt K. Metingen gebeuren met patch-clamp en andere elektrofysiologische technieken, tracerfluorescentie, FRAP en planare bilayer-systemen.

Toepassingen: inzicht in membraaneigenschappen is essentieel in biologie, farmacologie en nanotechnologie, bijvoorbeeld bij liposomen, geneesmiddellevering en biosensorontwerp.