Tabla de Contenidos
Selektywna przepuszczalność to zdolność niektórych membran do przepuszczania tylko określonych substancji rozpuszczonych z jednej strony na drugą. Oznacza to, że odnosi się do zdolności, którą nadaje, do wybierania lub wybierania substancji rozpuszczonych, które mogą przejść, a tych, które nie mogą, regulując w ten sposób transport cząsteczek i jonów przez membranę.
Membrana, która wykazuje selektywną przepuszczalność, działa jak strażnik ekskluzywnego klubu, dokładnie monitorując, kto wchodzi, a kto nie, aby mieć pewność, że w środku znajdują się tylko właściwe osoby. Ponadto odpowiada również za usuwanie tych cząsteczek, które muszą wyjść. Ten rodzaj transportu może odbywać się biernie (w dół gradientu stężeń i bez potrzeby dostarczania energii) lub aktywnie (wbrew gradientowi stężeń i poprzez hydrolizę ATP lub GTP).
Membrany selektywnie przepuszczalne i półprzepuszczalne
Pokrewnym terminem, często mocno mylonym z przepuszczalnością selektywną, jest półprzepuszczalność . Rzeczywiście, wielu biologów i specjalistów w dziedzinie nauk o zdrowiu, a także w tekstach z dziedziny biologii i medycyny używa obu terminów tak, jakby były tym samym, podczas gdy nie jest to do końca prawdą.
Membrany półprzepuszczalne to takie, które ograniczają przepływ substancji rozpuszczonych w oparciu o właściwości, takie jak ich rozmiar, polarność i ładunek elektryczny. W tym sensie półprzepuszczalna membrana, która przepuszcza neutralną substancję rozpuszczoną o określonej wielkości, pozwoli na przejście wszystkim neutralnym substancjom rozpuszczonym tej wielkości lub tym, które są mniejsze, ale nie pozwoli na przejście większych obojętnych cząsteczek.
Jest to zasada działania półprzepuszczalnych membran stosowanych do odsalania wody morskiej metodą odwróconej osmozy . Są to polimerowe membrany syntetyczne o bardzo małych porach, które przepuszczają tylko cząsteczki wody, a nie rozpuszczone jony lub inne większe obojętne substancje rozpuszczone.
Z drugiej strony błona, która jest selektywnie przepuszczalna, może być przepuszczalna dla cząsteczki takiej jak glukoza, ale nie przepuszczalna dla innego, nawet mniejszego węglowodanu. Powodem jest to, że w przypadku selektywnej przepuszczalności ta selektywność jest znacznie bardziej specyficzna niż w przypadku półprzepuszczalności.
Być może zamieszanie lub powód, dla którego biolodzy często używają obu terminów zamiennie, polega na tym, że błona komórkowa jest z kolei jednym z najlepiej znanych przykładów błon półprzepuszczalnych i błon selektywnie przepuszczalnych. W rzeczywistości w komórce półprzepuszczalność i selektywna przepuszczalność prawie zawsze idą w parze i współpracują ze sobą, kontrolując transport do i z komórki, a tym samym utrzymując złożoną równowagę, która utrzymuje każdą komórkę przy życiu i wydajności.
Mechanizmy selektywności
Podstawową różnicą między selektywnością a półprzepuszczalnością jest mechanizm, dzięki któremu cząstki mogą lub nie mogą przechodzić z jednej strony membrany na drugą. W przypadku błon półprzepuszczalnych głównymi mechanizmami transportu są osmoza i dyfuzja prosta. Osmoza zachodzi, gdy cząsteczki wody przechodzą przez błonę przez pory utworzone przez białka zwane akwaporynami, przemieszczając się z przedziału, który jest bardziej rozcieńczony, do tego, który jest bardziej skoncentrowany w substancjach rozpuszczonych.
Z drugiej strony błona jest utworzona przez dwuwarstwę fosfolipidową z hydrofilowymi grupami fosforanowymi odsłoniętymi po obu stronach błony, podczas gdy hydrofobowe ogony kwasów tłuszczowych są skoncentrowane w środku. Zapobiega to przenikaniu polarnych substancji rozpuszczonych i jonów przez membranę, ale małe niepolarne substancje rozpuszczone, takie jak tlen i dwutlenek węgla, mogą swobodnie dyfundować z jednej strony na drugą.
Zamiast tego, selektywność membran w odniesieniu do przechodzenia substancji rozpuszczonych jest prawie zawsze pośredniczona przez jedno lub więcej białek błonowych. Selektywna przepuszczalność obejmuje albo ułatwioną dyfuzję , albo aktywny transport .
ułatwiona dyfuzja
Ułatwiona dyfuzja jest rodzajem transportu biernego, w którym pośredniczą białka nośnikowe . W typowym przypadku białka te wiążą się z substancją rozpuszczoną (lub substratem) po jednej stronie błony. Gdy substancja rozpuszczona wiąże się, białko zmienia konformację, przepychając substancję rozpuszczoną przez błonę i uwalniając ją po drugiej stronie.
Przykład selektywnej przepuszczalności przez ułatwioną dyfuzję
- Klasycznym przykładem tego typu mechanizmu transportu glukozy jest pośredniczenie przez rodzinę białek zwanych transporterami glukozy (łatwo to zapamiętać). Istnieje cała rodzina białek transporterów zwanych SLC2, które są odpowiedzialne za selektywny transport określonych węglowodanów, nieorganicznych kationów i anionów oraz innych substancji rozpuszczonych.
Aktywny transport przez błonę
W przypadku transportu aktywnego odnosi się to do transportu substancji rozpuszczonych przez błonę wbrew ich gradientowi stężeń. Idąc w kierunku przeciwnym do tego gradientu, energia musi być dostarczona, aby proces mógł się odbyć, dlatego nazywa się go transportem „aktywnym”.
Istnieją dwa główne typy transportu aktywnego, którymi są pierwotny transport aktywny (kiedy enzym zwany pompą transportuje substancję rozpuszczoną bezpośrednio wbrew swojemu gradientowi) i wtórny transport aktywny (w którym jedna pompa transportuje inną substancję rozpuszczoną wbrew swojemu gradientowi, a następnie ten gradient zapewnia energię potrzebną do transportu drugiej substancji rozpuszczonej wbrew jej gradientowi, podczas gdy pierwsza porusza się w dół.)
Przykłady selektywnej przepuszczalności przez transport aktywny
- Jako przykład pierwotnego transportu aktywnego można wymienić pompę sodowo- potasową , która wykorzystuje energię zawartą w cząsteczce ATP do jednoczesnego transportu trzech jonów sodu z komórki i 2 jonów potasu do wewnątrz, w obu przypadkach przeciw sobie. gradienty stężenia.
- Innym przykładem aktywnego transportu jest pompa protonowa w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. W tym konkretnym przypadku energia potrzebna do przemieszczenia protonów wbrew ich gradientowi stężenia pochodzi z reakcji redoks łańcucha oddychania tlenowego . Ten rodzaj transportu sprawia, że wewnętrzna błona mitochondriów jest membraną selektywnie przepuszczalną.
- Wreszcie przykładem wtórnego transportu aktywnego jest selektywna przepuszczalność błony dla jonów wapnia, w której pośredniczy antyporter sodowo-wapniowy. Ten antyporter wykorzystuje gradient stężenia sodu generowany przez pompę sodowo-potasową do wypompowania jednego jonu wapnia z komórki, podczas gdy 3 jony sodu wchodzą do niej.
Bibliografia
Fluence Corp. (11 września 2019). Membrany do uzdatniania wody i ich procesy. Pobrane z https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM i Noriega B., MJ (). TRANSPORT PRZEZ MEMBRANĘ. Otwarty sprzęt kursowy. Pobrane z https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf
Selektywna przepuszczalność (sf). Słownik medyczny. Pobrane z https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Podstawy membran do uzdatniania wody. Pobrane z https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf
Membrana półprzepuszczalna (sf). Journal of Membrane Science & Technology . Pobrane z https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html
