Door Stephanie Chandler
Bijgewerkt op 24 maart 2022

toeytoey2530/iStock/GettyImages

Een membraan omringt elke levende cel en beschermt het interieur tegen invloeden van buitenaf. Temperatuur is een cruciale bepalende factor voor membraangedrag, en beïnvloedt welke stoffen de barrière kunnen passeren en hoe membraangeassocieerde moleculen hun functies uitvoeren. Extreme temperaturen (te warm of te koud) kunnen cellen beschadigen of zelfs doden door de membraanintegriteit te verstoren.

Wat maakt een celmembraan?

Celmembranen zijn dubbellagen die zijn samengesteld uit twee tegengestelde lagen fosfolipiden. Elk fosfolipide heeft een hydrofiele kop en een hydrofobe staart, waardoor het membraan vloeibaar en toch semi-permeabel blijft. Dankzij dit ontwerp kunnen gassen zoals zuurstof en kooldioxide, maar ook kleine lipofiele moleculen, zich verspreiden, terwijl grotere of potentieel schadelijke entiteiten worden uitgesloten.

Ingebed in deze vloeibare matrix zijn twee klassen eiwitten:perifere eiwitten, die zich aan het oppervlak hechten, en integrale eiwitten, die de dubbellaag omspannen. Door hun mobiliteit binnen het membraan kunnen cellen reageren op veranderende omstandigheden en de homeostase behouden. Naarmate cellen groeien, zet het membraan proportioneel uit, waardoor de vloeibaarheid behouden blijft om een groter oppervlak te kunnen accommoderen.

Hoge temperaturen verhogen de vloeibaarheid

Cellen gedijen bij hun fysiologische temperatuur:37 °C (98,6 °F) voor zoogdieren. Wanneer de temperatuur stijgt, zoals tijdens koorts, worden de vetzuurstaarten van fosfolipiden minder geordend, waardoor de vloeibaarheid van het membraan toeneemt. Hoewel dit de beweging van eiwitten en moleculen kan verbeteren, verhoogt het ook de permeabiliteit, waardoor mogelijk schadelijke stoffen kunnen binnendringen. Langdurige blootstelling aan hoge temperaturen kan integrale en perifere eiwitten denatureren, waardoor de cellulaire functie in gevaar komt.

Lage temperatuur maakt het membraan stijver

Omgekeerd vermindert koeling de kinetische energie van fosfolipidestaarten, waardoor de dubbellaag stijver wordt. Een verminderde vloeibaarheid belemmert het transport van essentiële voedingsstoffen zoals zuurstof en glucose, waardoor metabolische processen en celgroei worden vertraagd. Bij extreme kou kan intracellulair water kristalliseren, waardoor het membraan wordt doorboord en celdood ontstaat.