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선택적 투과성은 특정 용질만 한 쪽에서 다른 쪽으로 통과할 수 있도록 하는 일부 막의 능력입니다. 즉, 통과할 수 있는 용질과 통과할 수 없는 용질을 선택하거나 선택하여 막을 통한 분자 및 이온의 수송을 조절하는 능력을 말합니다.
선택적 투과성을 나타내는 막은 전용 클럽의 문지기와 같은 역할을 하며, 누가 들어오고 누가 들어가지 않는지 주의 깊게 모니터링하여 올바른 사람만 안에 있는지 확인합니다. 또한 나와야 할 분자를 제거하는 역할도 담당합니다. 이러한 유형의 수송은 수동적으로(농도 구배 아래로 에너지 필요 없이) 또는 능동적으로(농도 구배에 반대하여 ATP 또는 GTP 가수분해를 통해) 수행될 수 있습니다.
선택적 투과성 대 반투과성 막
선택적 투과성과 자주 혼동되는 관련 용어는 반투과성 입니다 . 실제로 많은 생물학자와 건강 과학 전문가는 물론 생물학 및 의학 교과서에서도 완전히 사실이 아닌 경우 두 용어를 마치 동일한 것처럼 사용합니다.
반투막은 크기, 극성 및 전하와 같은 특성에 따라 용질의 통과를 제한하는 막입니다. 이런 의미에서 특정 크기의 중성 용질을 통과시키는 반투막은 그 크기 또는 더 작은 중성 용질은 모두 통과시킬 수 있지만 더 큰 중성 분자는 통과시키지 않습니다.
이것이 역 삼투압 에 의한 해수 담수화에 사용되는 반투막의 작동 원리입니다 . 이들은 물 분자만 통과시키고 용해된 이온이나 다른 더 큰 중성 용질은 통과시키지 않는 매우 작은 기공을 가진 고분자 합성 막입니다.
반면에 선택적 투과성인 막은 포도당과 같은 분자는 투과할 수 있지만 다른 더 작은 탄수화물은 투과하지 못할 수 있습니다. 그 이유는 선택적 투과성의 경우 이 선택성이 반투과성의 경우보다 훨씬 더 구체적이기 때문이다.
아마도 생물학자들이 종종 두 용어를 혼용하는 이유는 세포막이 반투막과 선택적 투과막의 가장 잘 알려진 예 중 하나이기 때문일 것입니다. 사실, 세포에서 반투과성과 선택적 투과성은 거의 항상 손을 맞잡고 함께 작용하여 세포 안팎으로의 수송을 제어하고 따라서 각 세포를 살아 있고 효율적으로 유지하는 복잡한 균형을 유지합니다.
선택성 메커니즘
선택성과 반투과성의 근본적인 차이점은 입자가 멤브레인의 한 쪽에서 다른 쪽으로 통과하거나 통과하지 못하는 메커니즘입니다. 반투과성 막의 경우 삼투와 단순 확산이 주요 수송 메커니즘입니다. 삼투는 물 분자가 아쿠아포린(aquaporin)이라는 단백질에 의해 형성된 기공을 통해 막을 통과할 때 발생하며, 더 희석된 구획에서 용질이 더 농축된 구획으로 이동합니다.
한편, 막은 친수성 인산기가 막의 양쪽에 노출된 인지질 이중층으로 구성되어 있고, 지방산의 소수성 꼬리가 중앙에 집중되어 있습니다. 이것은 극성 용질과 이온이 막을 통과하는 것을 방지하지만 산소와 이산화탄소와 같은 작은 비극성 용질은 한쪽에서 다른 쪽으로 자유롭게 확산될 수 있습니다.
대신, 용질 통과에 대한 막의 선택성은 거의 항상 하나 이상의 막 단백질에 의해 매개됩니다. 선택적 투과성은 촉진 확산 또는 능동 수송 중 하나를 포함합니다 .
촉진 확산
촉진 확산은 캐리어 단백질 매개 수동 수송의 한 유형입니다 . 전형적인 경우, 이들 단백질은 막의 한쪽 면에 있는 용질(또는 기질)에 결합합니다. 용질이 결합함에 따라 단백질은 형태를 변경하여 용질을 막을 가로질러 밀고 다른 쪽으로 방출합니다.
촉진확산에 의한 선택적 투과성의 예
- 이러한 유형의 포도당 수송 메커니즘 의 전형적인 예 는 포도당 수송체(기억하기 쉽습니다)라고 하는 단백질 계열에 의해 매개됩니다. 특정 탄수화물, 무기 양이온 및 음이온, 기타 용질의 선택적인 수송을 담당하는 SLC2라고 하는 수송체 단백질의 전체 계열이 있습니다.
막을 통한 능동 수송
능동 수송 의 경우 농도 구배에 대해 막을 가로지르는 용질의 수송을 의미합니다 . 이 구배를 거스르면 프로세스가 발생하기 위해 에너지가 공급되어야 하며 이것이 “능동적” 전송이라고 하는 이유입니다.
능동 수송에는 두 가지 주요 유형이 있는데, 1차 능동 수송(펌프라고 하는 효소가 기울기에 대해 직접 용질을 수송할 때)과 2차 능동 수송(한 펌프가 기울기에 대해 다른 용질을 수송한 다음 이 기울기가 다음을 제공합니다. 첫 번째 용질이 기울기 아래로 이동하는 동안 기울기에 대해 두 번째 용질을 운반하는 데 필요한 에너지입니다.)
능동수송에 의한 선택적 투과성의 예
- 1차 능동 수송의 예로 나트륨/ 칼륨 펌프를 언급할 수 있는데, ATP 분자에 포함된 에너지를 사용하여 3개의 나트륨 이온을 세포 밖으로 동시에 2개의 칼륨 이온을 세포 안으로 수송합니다. 농도 구배.
- 능동 수송의 또 다른 예는 내부 미토콘드리아 막의 양성자 펌프입니다. 이 특별한 경우에 농도 구배에 대해 양성자를 이동시키는 데 필요한 에너지는 호기성 호흡 사슬의 산화환원 반응에서 비롯됩니다 . 이러한 유형의 수송은 미토콘드리아의 내막을 선택적 투과성 막으로 만듭니다.
- 마지막으로, 2차 능동 수송의 예로는 안티포터 나트륨 칼슘에 의해 매개되는 칼슘 이온에 대한 막의 선택적 투과성이 있습니다. 이 안티포터는 나트륨 칼륨 펌프에 의해 생성된 나트륨 농도 구배를 사용하여 3개의 나트륨 이온이 들어가는 동안 하나의 칼슘 이온을 세포 밖으로 펌핑합니다.
참조
Fluence Corp.(2019년 9월 11일). 수처리 막 및 그 공정. https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/ 에서 가져옴
Pérez, JM 및 Noriega B., MJ (). 멤브레인을 통한 운송. 코스웨어를 엽니다. https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf 에서 가져옴
선택적 투자율(sf). 의학 사전. https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva 에서 가져옴
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). 수처리용 멤브레인의 기초. https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf 에서 가져옴
반투막(sf). 멤브레인 과학 및 기술 저널. https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html 에서 가져옴
