Tabla de Contenidos
Selektiv permeabilitet er evnen til noen membraner til å la bare spesifikke oppløste stoffer passere fra den ene siden til den andre. Det vil si at det refererer til evnen den gir til å velge eller velge de oppløste stoffene som kan passere og de som ikke kan, og dermed regulere transporten av molekyler og ioner gjennom membranen.
En membran som viser selektiv permeabilitet fungerer som portvakten til en eksklusiv klubb, og overvåker nøye hvem som kommer inn og hvem som ikke gjør det for å sikre at kun de rette personene er inne. I tillegg er den også ansvarlig for å fjerne de molekylene som må ut. Denne typen transport kan utføres enten passivt (nedover konsentrasjonsgradienten og uten behov for energi) eller aktivt (mot konsentrasjonsgradienten og gjennom ATP- eller GTP-hydrolyse).
Selektivt permeable versus semipermeable membraner
Et beslektet begrep som ofte blir sterkt forvekslet med selektiv permeabilitet er semipermeabilitet . Faktisk bruker mange biologer og helsefagarbeidere, så vel som biologi- og medisintekster, begge begrepene som om de var de samme, når dette ikke er helt sant.
Semipermeable membraner er de som begrenser passasjen av oppløste stoffer basert på egenskaper som deres størrelse, deres polaritet og deres elektriske ladning. I denne forstand vil en semipermeabel membran som lar et nøytralt løst stoff av en viss størrelse passere, tillate alle nøytrale løste stoffer av den størrelsen eller de som er mindre å passere, men det vil ikke tillate større nøytrale molekyler å passere.
Dette er driftsprinsippet til de semipermeable membranene som brukes til avsalting av sjøvann ved omvendt osmose . Dette er polymere syntetiske membraner med svært små porer som bare tillater passasje av vannmolekyler og ikke oppløste ioner eller andre større nøytrale oppløste stoffer.
På den annen side kan en membran som er selektivt permeabel være permeabel for et molekyl som glukose, men ikke permeabel for et annet, enda mindre karbohydrat. Årsaken er at når det gjelder selektiv permeabilitet, er denne selektiviteten mye mer spesifikk enn når det gjelder semipermeabilitet.
Kanskje er forvirringen eller grunnen til at biologer ofte bruker begge begrepene om hverandre fordi cellemembranen i sin tur er et av de mest kjente eksemplene på semipermeable membraner og selektivt permeable membraner. Faktisk, i cellen går semipermeabilitet og selektiv permeabilitet nesten alltid hånd i hånd og jobber sammen for å kontrollere transport inn og ut av cellen og dermed opprettholde den komplekse balansen som holder hver celle i live og effektiv.
Selektivitetsmekanismer
En grunnleggende forskjell mellom selektivitet og semipermeabilitet er mekanismen som partikler får eller ikke får passere fra den ene siden av membranen til den andre. Når det gjelder semipermeable membraner, er osmose og enkel diffusjon de viktigste transportmekanismene. Osmose oppstår når vannmolekyler krysser membranen gjennom porer dannet av proteiner kalt aquaporiner, og beveger seg fra rommet som er mer fortynnet til det som er mer konsentrert i oppløste stoffer.
På den annen side er membranen dannet av et fosfolipid-dobbeltlag med hydrofile fosfatgrupper eksponert på begge sider av membranen mens de hydrofobe haler av fettsyrer er konsentrert i sentrum. Dette forhindrer polare oppløste stoffer og ioner fra å krysse membranen, men små upolare oppløste stoffer som oksygen og karbondioksid kan fritt diffundere fra den ene siden til den andre.
I stedet formidles selektiviteten til membraner med hensyn til passasje av oppløste stoffer nesten alltid av ett eller flere membranproteiner. Selektiv permeabilitet innebærer enten tilrettelagt diffusjon eller aktiv transport .
forenklet diffusjon
Tilrettelagt diffusjon er en type passiv transport mediert av bærerproteiner . I et typisk tilfelle binder disse proteinene seg til det oppløste stoffet (eller substratet) på den ene siden av membranen. Når det oppløste stoffet binder seg, endrer proteinet konformasjon, skyver det oppløste stoffet over membranen og frigjør det på den andre siden.
Eksempel på selektiv permeabilitet ved tilrettelagt diffusjon
- Det klassiske eksemplet på denne typen glukosetransportmekanisme er mediert av en familie av proteiner kalt glukosetransportører (det er lett å huske) . Det er en hel familie av transportørproteiner kalt SLC2 som er ansvarlige for selektiv transport av spesifikke karbohydrater, uorganiske kationer og anioner og andre oppløste stoffer.
Aktiv transport over membranen
Når det gjelder aktiv transport , refererer dette til transport av oppløste stoffer over membranen mot deres konsentrasjonsgradient. Ved å gå mot denne gradienten må det tilføres energi for at prosessen skal finne sted, og det er derfor det kalles «aktiv» transport.
Det er to hovedtyper aktiv transport, som er primær aktiv transport (når et enzym kalt en pumpe transporterer oppløst stoff direkte mot sin gradient) og sekundær aktiv transport (hvor en pumpe transporterer et annet oppløst stoff mot sin gradient, og deretter gir denne gradienten energi for å transportere et andre oppløst stoff mot sin gradient mens den første beveger seg nedover sin gradient.)
Eksempler på selektiv permeabilitet ved aktiv transport
- Som et eksempel på primær aktiv transport kan vi nevne natrium/ kalium -pumpen, som bruker energien som finnes i et ATP-molekyl til samtidig å transportere tre natriumioner ut av cellen og 2 kaliumioner inn, i begge tilfeller mot hverandre. konsentrasjonsgradienter.
- Et annet eksempel på aktiv transport er protonpumpen i den indre mitokondriemembranen. I dette spesielle tilfellet kommer energien som trengs for å bevege protonene mot deres konsentrasjonsgradient fra redoksreaksjonene til den aerobe respirasjonskjeden . Denne typen transport gjør den indre membranen i mitokondriene til en selektivt permeabel membran.
- Til slutt, som et eksempel på sekundær aktiv transport er den selektive permeabiliteten til membranen for kalsiumioner mediert av antiporternatriumkalsium. Denne antiporteren bruker natriumkonsentrasjonsgradienten generert av natriumkaliumpumpen til å pumpe ett kalsiumion ut av cellen mens 3 natriumioner kommer inn i den.
Referanser
Fluence Corp. (11. september 2019). Vannbehandlingsmembraner og deres prosesser. Hentet fra https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM og Noriega B., MJ (). TRANSPORT GJENNOM 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). Medisinsk ordbok. Hentet fra https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Grunnleggende om membraner for vannbehandling. 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
