Tabla de Contenidos
Selektiv permeabilitet er nogle membraners evne til at tillade kun specifikke opløste stoffer at passere fra den ene side til den anden. Det vil sige, det refererer til den evne, som det giver til at vælge eller udvælge de opløste stoffer, der kan passere og dem, der ikke kan, og dermed regulere transporten af molekyler og ioner gennem membranen.
En membran, der udviser selektiv permeabilitet, fungerer som portvagten i en eksklusiv klub, og overvåger nøje, hvem der kommer ind, og hvem der ikke gør, for at sikre, at kun de rigtige personer er indenfor. Derudover er den også ansvarlig for at fjerne de molekyler, der skal ud. Denne type transport kan udføres enten passivt (ned ad koncentrationsgradienten og uden behov for energi) eller aktivt (mod koncentrationsgradienten og gennem ATP- eller GTP-hydrolyse).
Selektivt permeable versus semipermeable membraner
Et beslægtet udtryk, der ofte er stærkt forvekslet med selektiv permeabilitet, er semipermeabilitet . Faktisk bruger mange biologer og sundhedsvidenskabelige fagfolk såvel som biologi- og medicintekster begge udtryk, som om de var de samme, når det ikke er helt sandt.
Semipermeable membraner er dem, der begrænser passagen af opløste stoffer baseret på egenskaber som deres størrelse, deres polaritet og deres elektriske ladning. I denne forstand vil en semipermeabel membran, der tillader et neutralt opløst stof af en vis størrelse at passere, tillade alle neutrale opløste stoffer af den størrelse eller dem, der er mindre, at passere, men det vil ikke tillade større neutrale molekyler at passere.
Dette er driftsprincippet for de semipermeable membraner, der bruges til afsaltning af havvand ved omvendt osmose . Disse er polymere syntetiske membraner med meget små porer, der kun tillader passage af vandmolekyler og ikke opløste ioner eller andre større neutrale opløste stoffer.
På den anden side kan en membran, der er selektivt permeabel, være permeabel for et molekyle såsom glucose, men ikke permeabel for et andet, endnu mindre kulhydrat. Årsagen er, at i tilfælde af selektiv permeabilitet er denne selektivitet meget mere specifik end i tilfælde af semipermeabilitet.
Måske er forvirringen eller grunden til, at biologer ofte bruger begge udtryk i flæng, fordi cellemembranen til gengæld er et af de bedst kendte eksempler på semipermeable membraner og selektivt permeable membraner. Faktisk går semipermeabilitet og selektiv permeabilitet i cellen næsten altid hånd i hånd og arbejder sammen om at kontrollere transporten ind og ud af cellen og dermed opretholde den komplekse balance, der holder hver celle i live og effektiv.
Selektivitetsmekanismer
En grundlæggende forskel mellem selektivitet og semipermeabilitet er den mekanisme, hvorved partikler får eller ikke får lov til at passere fra den ene side af membranen til den anden. I tilfælde af semipermeable membraner er osmose og simpel diffusion de vigtigste transportmekanismer. Osmose opstår, når vandmolekyler krydser membranen gennem porer dannet af proteiner kaldet aquaporiner, der bevæger sig fra det rum, der er mere fortyndet til det, der er mere koncentreret i opløste stoffer.
På den anden side er membranen dannet af et fosfolipid-dobbeltlag med hydrofile fosfatgrupper eksponeret på begge sider af membranen, mens de hydrofobe haler af fedtsyrer er koncentreret i midten. Dette forhindrer polære opløste stoffer og ioner i at krydse membranen, men små upolære opløste stoffer såsom oxygen og kuldioxid kan frit diffundere fra den ene side til den anden.
I stedet for medieres selektiviteten af membraner med hensyn til passage af opløste stoffer næsten altid af et eller flere membranproteiner. Selektiv permeabilitet involverer enten lettere diffusion eller aktiv transport .
lettet diffusion
Faciliteret diffusion er en type passiv transport medieret af bærerproteiner . I et typisk tilfælde binder disse proteiner sig til det opløste stof (eller substratet) på den ene side af membranen. Når det opløste stof binder, ændrer proteinet konformation, skubber det opløste stof hen over membranen og frigiver det på den anden side.
Eksempel på selektiv permeabilitet ved faciliteret diffusion
- Det klassiske eksempel på denne type glukosetransportmekanisme er medieret af en familie af proteiner kaldet glukosetransportører (det er nemt at huske). Der er en hel familie af transporterproteiner kaldet SLC2, der er ansvarlige for den selektive transport af specifikke kulhydrater, uorganiske kationer og anioner og andre opløste stoffer.
Aktiv transport over membranen
I tilfælde af aktiv transport refererer dette til transporten af opløste stoffer over membranen mod deres koncentrationsgradient. Ved at gå imod denne gradient skal der tilføres energi for at processen kan finde sted, hvorfor det kaldes “aktiv” transport.
Der er to hovedtyper af aktiv transport, som er primær aktiv transport (når et enzym kaldet en pumpe transporterer opløst stof direkte mod sin gradient) og sekundær aktiv transport (hvor en pumpe transporterer et andet opløst stof mod sin gradient, og så giver denne gradient energi til at transportere et andet opløst stof mod dets gradient, mens det første bevæger sig ned ad dets gradient.)
Eksempler på selektiv permeabilitet ved aktiv transport
- Som et eksempel på primær aktiv transport kan nævnes natrium/ kalium -pumpen, som bruger energien indeholdt i et ATP-molekyle til samtidig at transportere tre natriumioner ud af cellen og 2 kaliumioner ind, i begge tilfælde mod hinanden. koncentrationsgradienter.
- Et andet eksempel på aktiv transport er protonpumpen i den indre mitokondriemembran. I dette særlige tilfælde kommer den energi, der er nødvendig for at bevæge protonerne mod deres koncentrationsgradient, fra redoxreaktionerne i den aerobe respirationskæde . Denne type transport gør mitokondriernes indre membran til en selektivt permeabel membran.
- Endelig, som et eksempel på sekundær aktiv transport, er membranens selektive permeabilitet for calciumioner medieret af antiporternatriumcalcium. Denne antiporter bruger natriumkoncentrationsgradienten genereret af natriumkaliumpumpen til at pumpe én calciumion ud af cellen, mens 3 natriumioner kommer ind i den.
Referencer
Fluence Corp. (11. september 2019). Vandbehandlingsmembraner og deres processer. Hentet fra https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM og Noriega B., MJ (). TRANSPORT GENNEM MEMBRAN. Open Course Ware. Hentet fra https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf
Selektiv permeabilitet (sf). Medicinsk ordbog. Hentet fra https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Grundlæggende om membraner til vandbehandling. Hentet fra https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf
Semi-permeabel membran (sf). Journal of Membrane Science & Technology. Hentet fra https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html
