Ett membran omger varje levande cell och håller cellens inre separerad och skyddad 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 komma 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 temperaturområdena döda cellen genom deras effekt på cellens membran.
Vad gör ett cellmembran?
A cellmembranet kallas ett dubbelskikt eftersom det är gjorda av två lager som vetter mot varandra och omger cellen. Kemiskt bildas varje skikt av feta molekyler som kallas fosfolipider. Varje molekyl har en ände som stöter bort vatten, kallad dess huvud, och en annan ände som kallas svansen som stöter bort vatten. De fosfolipidernas natur i membranet hjälper till att hålla det flytande och halvgenomträngligt, 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 är 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 i membranet för att tjäna cellens behov och hjälpa till att hålla det friskt. När celler växer och förstoras ökar också membranet i storlek och bibehåller dess flytbarhet så att denna tillväxt fortgår smidigt.
Hög temperatur ökar vätskan
Celler fungerar bäst vid normal fysiologisk temperatur, vilket är 98,6 grader Fahrenheit hos varmblodiga djur som människor. Om kroppstemperaturen ökar, till exempel vid hög feber, kan cellmembranet bli mer flytande. Detta händer när fosfolipidernas fettsyrasvansar blir mindre styva och tillåter mer rörelse av proteiner och andra molekyler i och genom membranet. Detta kan förändra cellens permeabilitet och möjligen låta vissa potentiellt skadliga molekyler komma in. Både integrerade och perifera proteiner i membranet kan också skadas av höga temperaturer, och om de är extremt höga kan värme orsaka att dessa proteiner bryts ner eller denatureras.
Låg temperatur stelnar membranet
En minskning av temperaturen kan också ha en negativ effekt på cellmembran och celler. Vid låg temperatur rör sig fosfolipidernas fettsyrasvansar mindre och blir styvare. Detta minskar membranets totala fluiditet, vilket också minskar dess permeabilitet och potentiellt begränsar inträde av viktiga molekyler såsom syre och glukos i cellen. Låg temperatur kan också sakta ner celltillväxten genom att förhindra cellens ökning i storlek. I extrema situationer, såsom långvarig exponering för frysningstemperaturer, kan vätska i cellen börja frysa och bilda kristaller som tränger igenom membranet och i slutändan kan döda cellen.