Innehåll
Ett membran omger varje levande cell, vilket håller cellernas inre separerade och skyddade från omvärlden. Många faktorer påverkar hur detta membran beter sig och temperaturen är en av de viktigaste. Temperatur hjälper till att bestämma vad som kan gå in i eller lämna cellen och hur väl molekyler som finns i membranet kan fungera. Temperaturer som är för höga eller för låga kan allvarligt skada och i de extrema temperaturintervallen döda cellen genom deras effekt på cellmembranet.
Vad gör ett cellmembran?
Ett cellmembran kallas ett tvåskikt eftersom det består av två lager som vetter mot varandra och omger cellen. Kemiskt bildas varje lager av fettmolekyler som kallas fosfolipider. Varje molekyl har ett slut som avvisar vatten, kallas huvudet, och ett annat än kallas svansen som avvisar vatten. Arten av fosfolipiderna i membranet hjälper till att hålla den flytande och halvgenomsläpplig, så att vissa molekyler som syre, koldioxid och små kolväten kan röra sig genom den och komma in i cellen, medan andra molekyler som kan vara skadliga eller onödiga av cellen hålls ute.
Ett cellmembran innehåller också proteiner, antingen på dess inre eller yttre yta - kallade perifera proteiner - eller inbäddade i membranet och kallas integrerade proteiner. Eftersom membranet är flytande och inte styvt kan dessa proteiner röra sig inom membranet för att tjäna cellernas behov och hjälpa till att hålla det friskt. När celler växer och förstoras ökar också membranet i storlek och upprätthåller dess fluiditet för att tillåta denna tillväxt att gå smidigt.
Hög temperatur ökar fluiditeten
Cellerna fungerar bäst vid normal fysiologisk temperatur, vilket är 98,6 grader Fahrenheit hos varmblodiga djur som människor. Om kroppstemperaturen ökar, till exempel under hög feber, kan cellmembranet bli mer flytande. Detta händer när fettsyrans svansar i fosfolipiderna blir mindre styva och tillåter mer rörelse av proteiner och andra molekyler i och genom membranet. Detta kan ändra cellens permeabilitet, möjligen låta vissa potentiellt skadliga molekyler komma in. Både integrerade och perifera proteiner i membranet kan också skadas av höga temperaturer och, om extremt hög, kan värme få dessa proteiner att brytas ned eller denatureras.
Låg temperatur stelar membranet
En sänkning av temperaturen kan också ha en negativ effekt på cellmembran och celler. Vid låg temperatur rör sig fosfolipidernas fettsyrahalar mindre och blir styvare. Detta minskar membranets totala fluiditet, och minskar dess permeabilitet och begränsar potentiellt inträde av viktiga molekyler såsom syre och glukos i cellen. Låg temperatur kan också bromsa celltillväxten genom att förhindra att cellerna ökar i storlek. I extrema situationer, såsom långvarig exponering för frysningstemperaturer, kan vätska i cellen börja frysa och bilda kristaller som tränger igenom membranet och kan i slutändan döda cellen.