Effekten af temperatur på cellemembraner

En membran omgiver enhver levende celle, hvilket holder cellens indre adskilt og beskyttet mod omverdenen. Mange faktorer påvirker, hvordan denne membran opfører sig, og temperaturen er en af de vigtigste. Temperatur hjælper med at bestemme, hvad der kan komme ind eller forlade cellen, og hvor godt molekyler, der findes i membranen, kan fungere. For høje eller for lave temperaturer kan alvorligt skade, og i de ekstreme temperaturintervaller dræbe cellen gennem deres virkning på cellens membran.
Hvad skaber en cellemembran?

En cellemembran kaldes et dobbeltlag, fordi det er lavet af to lag, der vender mod hinanden og omgiver cellen. Kemisk dannes hvert lag af fedtmolekyler kaldet phospholipider. Hvert molekyle har en ende, der frastøder vand, kaldes dets hoved, og en anden ende kaldet halen, der frastøder vand. Arten af phospholipiderne i membranen hjælper med at holde den flydende og semi-permeabel, så nogle molekyler som ilt, kuldioxid og små kulbrinter kan bevæge sig gennem den og komme ind i cellen, mens andre molekyler der kan være skadelige eller unødvendige af cellen holdes ude.

En cellemembran indeholder også proteiner, enten på dens indre eller ydre overflade - kaldet perifere proteiner - eller indlejret i membranen og kaldes integrerede proteiner. Da membranen er flydende og ikke stiv, kan disse proteiner bevæge sig inden i membranen for at tjene cellens behov og hjælpe med at holde den sund. Når cellerne vokser og forstørres, øges membranen også i størrelse og opretholder dens fluiditet for at gøre det muligt for denne vækst at fungere problemfrit.
Høj temperatur øger fluiditeten

Celler fungerer bedst ved normal fysiologisk temperatur, hvilket er 98,6 grader Fahrenheit hos varmblodige dyr som mennesker. Hvis kropstemperaturen stiger, for eksempel under høj feber, kan cellemembranen blive mere flydende. Dette sker, når fedtsyrehalerne i phospholipiderne bliver mindre stive og tillader mere bevægelse af proteiner og andre molekyler i og gennem membranen. Dette kan ændre cellens permeabilitet, muligvis tillade nogle potentielt skadelige molekyler at komme ind. Både integrerede og perifere proteiner i membranen kan også blive beskadiget af høje temperaturer, og hvis ekstremt høj, kan varme muligvis forårsage, at disse proteiner nedbrydes eller denatureres.
Lav temperatur stiver membranen.

Et fald i temperatur kan også have en negativ effekt på cellemembraner og celler. Ved lav temperatur bevæger fosfolipidernes fedtsyrer sig mindre og bliver mere stive. Dette mindsker den samlede fluiditet af membranen, hvilket også mindsker dens permeabilitet og potentielt begrænser indtræden af vigtige molekyler såsom ilt og glukose i cellen. Lav temperatur kan også bremse cellevæksten ved at forhindre cellens stigning i størrelse. I ekstreme situationer, såsom langvarig eksponering for underfrysningstemperaturer, kan væske i cellen begynde at fryse og danne krystaller, der gennemgår membranen og i sidste ende kan dræbe cellen.