Какво означава селективна пропускливост? примери

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Селективната пропускливост е способността на някои мембрани да позволяват само специфични разтворени вещества да преминават от едната страна към другата. Това означава, че се отнася до способността, която дава, за да избирате или избирате разтворените вещества, които могат да преминат, и тези, които не могат, като по този начин регулира транспорта на молекули и йони през мембраната.

Мембрана, която проявява селективна пропускливост, действа като вратар на ексклузивен клуб, като внимателно следи кой влиза и кой не, за да се увери, че вътре са само правилните хора. Освен това той е отговорен и за премахването на онези молекули, които трябва да излязат. Този тип транспорт може да се извършва или пасивно (надолу по концентрационния градиент и без нужда от енергия) или активно (срещу концентрационния градиент и чрез АТФ или GTP хидролиза).

Селективно пропускливи срещу полупропускливи мембрани

Свързан термин, който често се бърка със селективната пропускливост, е полупропускливостта . В действителност, много биолози и професионалисти в областта на здравните науки, както и текстове по биология и медицина, използват и двата термина, сякаш са едни и същи, когато това не е напълно вярно.

Полупропускливите мембрани са тези, които ограничават преминаването на разтворени вещества въз основа на свойства като техния размер, полярност и електрически заряд. В този смисъл една полупропусклива мембрана, която позволява преминаването на неутрално разтворено вещество с определен размер, ще позволи преминаването на всички неутрални разтворени вещества с този размер или тези, които са по-малки, но няма да позволи преминаването на по-големи неутрални молекули.

Това е принципът на действие на полупропускливите мембрани, използвани за обезсоляване на морска вода чрез обратна осмоза . Това са полимерни синтетични мембрани с много малки пори, които позволяват преминаването само на водни молекули, а не на разтворени йони или други по-големи неутрални разтворени вещества.

От друга страна, мембрана, която е селективно пропусклива, може да бъде пропусклива за молекула като глюкоза, но не пропусклива за друг, дори по-малък въглехидрат. Причината е, че в случай на селективна пропускливост тази селективност е много по-специфична, отколкото в случая на полупропускливост.

Може би объркването или причината, поради която биолозите често използват двата термина взаимозаменяемо, е, че клетъчната мембрана на свой ред е един от най-известните примери за полупропускливи мембрани и селективно пропускливи мембрани. Всъщност в клетката полупропускливостта и селективната пропускливост почти винаги вървят ръка за ръка и работят заедно, за да контролират транспорта към и извън клетката и по този начин да поддържат сложния баланс, който поддържа всяка клетка жива и ефективна.

Механизми на селективност

Основна разлика между селективността и полупропускливостта е механизмът, чрез който частиците могат или не могат да преминат от едната страна на мембраната към другата. В случай на полупропускливи мембрани осмозата и простата дифузия са основните транспортни механизми. Осмоза възниква, когато водните молекули пресичат мембраната през пори, образувани от протеини, наречени аквапорини, движейки се от отделението, което е по-разредено, към това, което е по-концентрирано в разтворени вещества.

От друга страна, мембраната се образува от фосфолипиден двоен слой с хидрофилни фосфатни групи, изложени от двете страни на мембраната, докато хидрофобните опашки на мастните киселини са концентрирани в центъра. Това предотвратява преминаването на полярни разтвори и йони през мембраната, но малки неполярни разтвори като кислород и въглероден диоксид могат свободно да дифундират от едната страна към другата.

Вместо това, селективността на мембраните по отношение на преминаването на разтворени вещества почти винаги се медиира от един или повече мембранни протеини. Селективната пропускливост включва или улеснена дифузия , или активен транспорт .

улеснена дифузия

Улеснената дифузия е вид пасивен транспорт, медииран от протеини носители . В типичен случай тези протеини се свързват с разтвореното вещество (или субстрат) от едната страна на мембраната. Докато разтвореното вещество се свързва, протеинът променя конформацията, като избутва разтвореното вещество през мембраната и го освобождава от другата страна.

Пример за селективна пропускливост чрез улеснена дифузия

  • Класическият пример за този тип механизъм за транспортиране на глюкоза се медиира от семейство протеини, наречени глюкозни транспортери (лесно е да се запомни). Съществува цяло семейство транспортни протеини, наречени SLC2, които са отговорни за селективния транспорт на специфични въглехидрати, неорганични катиони и аниони и други разтворени вещества.

Активен транспорт през мембраната

В случай на активен транспорт , това се отнася до транспортирането на разтворени вещества през мембраната срещу градиента на тяхната концентрация. Като се върви срещу този градиент, трябва да се достави енергия, за да се осъществи процесът, поради което се нарича „активен“ транспорт.

Има два основни вида активен транспорт, които са първичен активен транспорт (когато ензим, наречен помпа, пренася разтвореното вещество директно срещу неговия градиент) и вторичен активен транспорт (при което една помпа транспортира друго разтворено вещество срещу своя градиент и след това този градиент осигурява енергия за транспортиране на второ разтворено вещество срещу неговия градиент, докато първото се движи надолу по своя градиент.)

Примери за селективна пропускливост чрез активен транспорт

  • Като пример за първичен активен транспорт можем да споменем натриево- калиевата помпа, която използва енергията, съдържаща се в молекулата на АТФ, за едновременно транспортиране на три натриеви йона извън клетката и 2 калиеви йона, и в двата случая един срещу друг. концентрационни градиенти.
  • Друг пример за активен транспорт е протонната помпа във вътрешната митохондриална мембрана. В този конкретен случай енергията, необходима за придвижване на протоните срещу градиента на тяхната концентрация, идва от редокс реакциите на аеробната дихателна верига . Този вид транспорт прави вътрешната мембрана на митохондриите селективно пропусклива мембрана.
  • И накрая, като пример за вторичен активен транспорт е селективната пропускливост на мембраната към калциевите йони, медиирана от калциевия антипортер. Този антипортер използва градиента на концентрация на натрий, генериран от натриево-калиева помпа, за да изпомпва един калциев йон от клетката, докато 3 натриеви йона влизат в нея.

Препратки

Fluence Corp. (11 септември 2019 г.). Мембрани за пречистване на водата и техните процеси. Извлечено от https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/

Pérez, JM и Noriega B., MJ (). ТРАНСПОРТ ПРЕЗ МЕМБРАНА. Open Course Ware. Извлечено от https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf

Селективна пропускливост (sf). Медицински речник. Извлечено от https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva

Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Основи на мембраните за пречистване на вода. Извлечено от https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf

Полупропусклива мембрана (sf). Вестник за мембранна наука и технологии. Извлечено от https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados