membranfysiologi

Membranfysiologi är studiet av biologiska membrans struktur och funktion samt hur membranens egenskaper reglerar transport, kommunikation och energihantering i celler. Den centrala strukturen är plasmamembranet, en dubbellager av fosfolipider som bildar en semipermeabel hinna mellan cytosolen och den extracellulära vätskan. Membranet innehåller proteiner, kolestrol och övriga lipider som gör att det fungerar som både barriär och plattform för signalering. Enligt den flytande mosaik-modellen är lipiderna fria att röra sig lateralt medan proteiner är integrerade eller perifera.

Transport över membranet sker via flera mekanismer. Passiv transport innefattar spontan diffusion av små, oladdade molekyler och faciliterad diffusion genom kanaler eller transportörer som inte kräver energi. Aktiv transport kräver energi, oftast i form av ATP, exempelvis Na+/K+-pumpen och andra jonpumpar. Sekundärt aktiv transport utnyttjar redan skapade jongradienter. Vesikulär transport inkluderar endocytos och exocytos och är central för större ämnen och kommunikation mellan celler.

Membranpotentialen uppstår genom ojämlik permeabilitet för olika joner och genom jonpumpar; den vilopotential som finns i många celler ligger kring −70 millivolt. Aspekter som elektro-kemisk gradient och kanalernas reglering styr excitabilitet i nerv- och muskelvävnad samt signalöverföring i många andra celltyper.

Membranproteiner fungerar som receptorer, jonkanaler, transportörer och enzymatiska enzymer som påverkar signalering och metabolism. Signaler kan förmedlas via G-protein-kopplade receptorer eller receptor-tyrosinkinaser och kopplas till intracellulära kaskader som reglerar funktioner som endocytos, utsöndring och genuttryck. Membranfysiologi omfattar även organellmembraners funktioner och membranets roll i lipidbalans, fluiditet och cellens mängdreglering.