Tabla de Contenidos
Selektiivinen läpäisevyys on joidenkin kalvojen kyky päästää vain tiettyjä liuenneita aineita kulkemaan puolelta toiselle. Toisin sanoen se viittaa kykyyn, jonka se antaa, valita tai valita liuenneet aineet, jotka voivat kulkea läpi ja ne, jotka eivät pääse, säätelemällä siten molekyylien ja ionien kuljetusta kalvon läpi.
Selektiivistä läpäisevyyttä osoittava kalvo toimii kuin eksklusiivisen seuran portinvartija, joka tarkkailee tarkasti, kuka pääsee sisään ja kuka ei varmistaakseen, että vain oikeat ihmiset ovat sisällä. Lisäksi se on myös vastuussa niiden molekyylien poistamisesta, joiden täytyy tulla ulos. Tämän tyyppinen kuljetus voidaan suorittaa joko passiivisesti (alaspäin pitoisuusgradienttia ja ilman energian tarvetta) tai aktiivisesti (konsentraatiogradienttia vastaan ja ATP- tai GTP-hydrolyysin kautta).
Selektiivisesti läpäisevät vs. puoliläpäisevät kalvot
Siihen liittyvä termi, joka usein sekoitetaan voimakkaasti selektiiviseen läpäisevyyteen, on puoliläpäisevyys . Itse asiassa monet biologit ja terveystieteiden ammattilaiset sekä biologian ja lääketieteen tekstit käyttävät molempia termejä ikään kuin ne olisivat samoja, vaikka tämä ei ole täysin totta.
Puoliläpäisevät kalvot ovat sellaisia, jotka rajoittavat liuenneiden aineiden kulkua ominaisuuksien, kuten niiden koon, napaisuuden ja sähkövarauksen, perusteella. Tässä mielessä puoliläpäisevä kalvo, joka sallii tietyn kokoisen neutraalin liuenneen aineen kulkemisen, päästää läpi kaikki tämän kokoiset neutraalit liuenneet aineet tai ne, jotka ovat pienempiä, mutta se ei päästä suurempia neutraaleja molekyylejä.
Tämä on puoliläpäisevien kalvojen toimintaperiaate, joita käytetään meriveden suolanpoistoon käänteisosmoosilla . Nämä ovat polymeerisiä synteettisiä kalvoja, joissa on hyvin pienet huokoset, jotka sallivat vain vesimolekyylien kulkua, eivät liuenneita ioneja tai muita suurempia neutraaleja liuenneita aineita.
Toisaalta kalvo, joka on selektiivisesti läpäisevä, saattaa olla läpäisevä molekyylille, kuten glukoosille, mutta ei läpäisevä toiselle, jopa pienemmälle hiilihydraatille. Syynä on se, että selektiivisen läpäisevyyden tapauksessa tämä selektiivisyys on paljon spesifisempi kuin puoliläpäisevyyden tapauksessa.
Ehkä hämmennys tai syy siihen, miksi biologit käyttävät usein molempia termejä vaihtokelpoisesti, johtuu siitä, että solukalvo on puolestaan yksi tunnetuimmista esimerkeistä puoliläpäisevistä kalvoista ja selektiivisesti läpäisevistä kalvoista. Itse asiassa solussa puoliläpäisevyys ja selektiivinen läpäisevyys kulkevat lähes aina käsi kädessä ja toimivat yhdessä ohjatakseen kuljetusta soluun ja sieltä pois ja siten ylläpitäen monimutkaista tasapainoa, joka pitää jokaisen solun elossa ja tehokkaana.
Selektiivisyysmekanismit
Perimmäinen ero selektiivisyyden ja puoliläpäisevyyden välillä on mekanismi, jolla hiukkaset saavat tai eivät pääse kulkemaan kalvon toiselta puolelta toiselle. Puoliläpäisevien kalvojen tapauksessa osmoosi ja yksinkertainen diffuusio ovat tärkeimmät kuljetusmekanismit. Osmoosi tapahtuu, kun vesimolekyylit läpäisevät kalvon akvaporiiniksi kutsuttujen proteiinien muodostamien huokosten läpi siirtyen laimeammasta osastosta siihen, jossa on enemmän liuenneita aineita.
Toisaalta kalvo muodostuu fosfolipidikaksoiskerroksesta, jossa kalvon molemmilla puolilla on paljaana hydrofiilisiä fosfaattiryhmiä, kun taas rasvahappojen hydrofobiset hännät ovat keskittyneet keskelle. Tämä estää polaarisia liuenneita aineita ja ioneja läpäisemästä kalvoa, mutta pienet ei-polaariset liuenneet aineet, kuten happi ja hiilidioksidi, voivat levitä vapaasti puolelta toiselle.
Sen sijaan kalvojen selektiivisyys liuenneiden aineiden kulkeutumisen suhteen on lähes aina yhden tai useamman kalvoproteiinin välittämä. Selektiiviseen läpäisevyyteen kuuluu joko helpotettu diffuusio tai aktiivinen kuljetus .
helpotettu diffuusio
Helpotettu diffuusio on eräänlainen passiivinen kuljetus, jota välittävät kantajaproteiinit . Tyypillisessä tapauksessa nämä proteiinit sitoutuvat liuenneeseen aineeseen (tai substraattiin) kalvon toisella puolella. Kun liuennut aine sitoutuu, proteiini muuttaa konformaatiota työntäen liuenneen aineen kalvon läpi ja vapauttaen sen toiselta puolelta.
Esimerkki selektiivisestä läpäisevyydestä helpotetun diffuusion avulla
- Klassista esimerkkiä tämän tyyppisestä glukoosin kuljetusmekanismista välittää proteiiniperhe, jota kutsutaan glukoosinkuljettajiksi (se on helppo muistaa). On olemassa koko perhe SLC2-nimistä kuljetusproteiineja, jotka vastaavat tiettyjen hiilihydraattien, epäorgaanisten kationien ja anionien sekä muiden liuenneiden aineiden selektiivisestä kuljetuksesta.
Aktiivinen kuljetus kalvon läpi
Aktiivisen kuljetuksen tapauksessa tämä viittaa liuenneiden aineiden kuljettamiseen kalvon läpi niiden pitoisuusgradienttia vastaan. Tätä gradienttia vastaan on syötettävä energiaa, jotta prosessi voi tapahtua, minkä vuoksi sitä kutsutaan ”aktiiviseksi” kuljetukseksi.
On olemassa kaksi päätyyppiä aktiivista kuljetusta, jotka ovat primaarinen aktiivinen kuljetus (kun pumpuksi kutsuttu entsyymi kuljettaa liuennutta ainetta suoraan gradienttiaan vastaan) ja sekundaarinen aktiivinen kuljetus (jossa yksi pumppu kuljettaa toisen liuenneen aineen gradienttiaan vastaan, ja sitten tämä gradientti tarjoaa energiaa toisen liuenneen aineen kuljettamiseen gradienttiaan vasten, kun ensimmäinen liikkuu alas gradienttiaan.)
Esimerkkejä aktiivisen kuljetuksen selektiivisestä läpäisevyydestä
- Esimerkkinä primaarisesta aktiivisesta kuljetuksesta voidaan mainita natrium/ kaliumpumppu , joka käyttää ATP-molekyylin sisältämää energiaa kuljettamaan samanaikaisesti kolme natriumionia ulos solusta ja 2 kalium-ionia sisään, molemmissa tapauksissa toisiaan vastaan. pitoisuusgradientit.
- Toinen esimerkki aktiivisesta kuljetuksesta on protonipumppu sisäisessä mitokondriokalvossa. Tässä nimenomaisessa tapauksessa energia, joka tarvitaan protonien siirtämiseen niiden pitoisuusgradienttia vastaan, tulee aerobisen hengitysketjun redox-reaktioista . Tämän tyyppinen kuljetus tekee mitokondrioiden sisäkalvosta selektiivisesti läpäisevän kalvon.
- Lopuksi esimerkkinä sekundaarisesta aktiivisesta kuljetuksesta on kalvon selektiivinen läpäisevyys kalsiumioneille, jota välittää antiportteri natriumkalsium. Tämä antiportteri käyttää natriumkaliumpumpun tuottamaa natriumkonsentraatiogradienttia pumppaamaan yhden kalsiumionin ulos solusta, kun taas 3 natriumionia tulee siihen.
Viitteet
Fluence Corp. (11. syyskuuta 2019). Vedenkäsittelykalvot ja niiden prosessit. Haettu osoitteesta https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM ja Noriega B., MJ (). KULJETUS MEMBRAANIN KAUTTA. Avaa Course Ware. Haettu osoitteesta https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf
Selektiivinen läpäisevyys (sf). Lääketieteellinen sanakirja. Haettu osoitteesta https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Vedenkäsittelyn kalvojen perusteet. Haettu osoitteesta https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf
Puoliläpäisevä kalvo (sf). Journal of Membrane Science & Technology. Haettu osoitteesta https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html
