Een membraan omringt elke levende cel en houdt het binnenste van de cel gescheiden en beschermd van de buitenwereld. Veel factoren beïnvloeden hoe dit membraan zich gedraagt en temperatuur is een van de belangrijkste. Temperatuur helpt bepalen wat de cel kan binnenkomen of verlaten en hoe goed moleculen in het membraan kunnen functioneren. Te hoge of te lage temperaturen kunnen de cel ernstig beschadigen en, in de extreme temperatuurbereiken, doden door hun effect op het celmembraan.
Wat maakt een celmembraan?
EEN celmembraan wordt een dubbellaag genoemd omdat het is gemaakt van twee lagen die tegenover elkaar liggen en de cel omringen. Chemisch gezien wordt elke laag gevormd door vetmoleculen die fosfolipiden worden genoemd. Elk molecuul heeft een uiteinde dat water afstoot, zijn kop genoemd, en een ander uiteinde dat de staart wordt genoemd en dat water afstoot. De aard van de fosfolipiden in het membraan helpt het vloeibaar en semi-permeabel te houden, zodat sommige moleculen zoals zuurstof, koolstofdioxide en kleine koolwaterstoffen kunnen er doorheen bewegen en de cel binnendringen, terwijl andere moleculen die schadelijk of onnodig voor de cel kunnen zijn, worden weggehouden.
Een celmembraan bevat ook eiwitten, hetzij op het binnen- of buitenoppervlak - perifere eiwitten genoemd - of ingebed in het membraan en integrale eiwitten genoemd. Omdat het membraan vloeibaar is en niet stijf, kunnen deze eiwitten binnen het membraan bewegen om aan de behoeften van de cel te voldoen en deze gezond te houden. Naarmate cellen groeien en groter worden, neemt het membraan ook in omvang toe en behoudt het zijn vloeibaarheid om deze groei soepel te laten verlopen.
Hoge temperatuur verhoogt de vloeibaarheid
Cellen functioneren het best bij normale fysiologische temperatuur, die bij warmbloedige dieren zoals mensen 98,6 graden Fahrenheit is. Als de lichaamstemperatuur stijgt, bijvoorbeeld bij hoge koorts, kan het celmembraan vloeibaarder worden. Dit gebeurt wanneer de vetzuurstaarten van de fosfolipiden minder stijf worden en meer beweging van eiwitten en andere moleculen in en door het membraan mogelijk maken. Dit kan de doorlaatbaarheid van de cel veranderen, waardoor mogelijk schadelijke moleculen kunnen binnendringen. Zowel integrale als perifere eiwitten in het membraan kunnen ook worden beschadigd door hoge temperaturen en, indien extreem hoog, kan hitte ervoor zorgen dat deze eiwitten afbreken of denatureren.
Lage temperatuur verstevigt het membraan
Een verlaging van de temperatuur kan ook een negatief effect hebben op celmembranen en cellen. Bij lage temperatuur bewegen de vetzuurstaarten van de fosfolipiden minder en worden ze stijver. Dit vermindert de algehele vloeibaarheid van het membraan, vermindert ook de permeabiliteit en beperkt mogelijk de toegang van belangrijke moleculen zoals zuurstof en glucose in de cel. Lage temperatuur kan ook de celgroei vertragen door te voorkomen dat de cel groter wordt. In extreme situaties, zoals langdurige blootstelling aan temperaturen onder het vriespunt, kan vloeistof in de cel beginnen te bevriezen, waardoor kristallen worden gevormd die het membraan doorboren en uiteindelijk de cel kunnen doden.
