Tabla de Contenidos
Permeabilitatea selectivă este capacitatea unor membrane de a permite doar anumite substanțe dizolvate să treacă dintr-o parte în cealaltă. Adică se referă la capacitatea pe care o conferă de a alege sau selecta substanțele dizolvate care pot trece și cele care nu, reglând astfel transportul moleculelor și ionilor prin membrană.
O membrană care prezintă permeabilitate selectivă acționează ca gardianul unui club exclusivist, monitorizând cu atenție cine intră și cine nu pentru a se asigura că înăuntru sunt doar persoanele potrivite. În plus, este responsabil și pentru îndepărtarea acelor molecule care trebuie să iasă. Acest tip de transport poate fi efectuat fie pasiv (în jos pe gradientul de concentrație și fără a fi nevoie de energie), fie activ (împotriva gradientului de concentrație și prin hidroliză ATP sau GTP).
Membrane selectiv permeabile versus membrane semipermeabile
Un termen înrudit care este adesea puternic confundat cu permeabilitatea selectivă este semipermeabilitatea . Într-adevăr, mulți biologi și profesioniști din științele sănătății, precum și textele de biologie și medicină, folosesc ambii termeni ca și cum ar fi aceiași, atunci când acest lucru nu este în întregime adevărat.
Membranele semipermeabile sunt cele care restricționează trecerea substanțelor dizolvate pe baza proprietăților, cum ar fi dimensiunea, polaritatea și sarcina lor electrică. În acest sens, o membrană semipermeabilă care permite trecerea unei substanțe dizolvate neutre de o anumită dimensiune va permite trecerea tuturor substanțelor dizolvate neutre de acea dimensiune sau a celor care sunt mai mici, dar nu va permite trecerea moleculelor neutre mai mari.
Acesta este principiul de funcționare al membranelor semipermeabile utilizate pentru desalinizarea apei de mare prin osmoză inversă . Acestea sunt membrane sintetice polimerice cu pori foarte mici care permit doar trecerea moleculelor de apă și nu ionilor dizolvați sau alte substanțe dizolvate neutre mai mari.
Pe de altă parte, o membrană care este permeabilă selectiv ar putea fi permeabilă la o moleculă cum ar fi glucoza, dar să nu fie permeabilă la un alt carbohidrat, chiar mai mic. Motivul este că, în cazul permeabilității selective, această selectivitate este mult mai specifică decât în cazul semipermeabilității.
Poate că confuzia sau motivul pentru care biologii folosesc adesea ambii termeni în mod interschimbabil se datorează faptului că membrana celulară este, la rândul său, unul dintre cele mai cunoscute exemple de membrane semipermeabile și membrane permeabile selectiv. De fapt, în celulă, semipermeabilitatea și permeabilitatea selectivă merg aproape întotdeauna mână în mână și lucrează împreună pentru a controla transportul în și în afara celulei și astfel să mențină echilibrul complex care menține fiecare celulă vie și eficientă.
Mecanisme de selectivitate
O diferență fundamentală între selectivitate și semipermeabilitate este mecanismul prin care particulele sunt sau nu lăsate să treacă de pe o parte a membranei în cealaltă. În cazul membranelor semipermeabile, osmoza și difuzia simplă sunt principalele mecanisme de transport. Osmoza are loc atunci când moleculele de apă traversează membrana prin pori formați din proteine numite acvaporine, trecând din compartimentul mai diluat în cel mai concentrat în substanțe dizolvate.
Pe de altă parte, membrana este formată dintr-un strat dublu fosfolipidic cu grupări fosfat hidrofile expuse pe ambele părți ale membranei, în timp ce cozile hidrofobe ale acizilor grași sunt concentrate în centru. Acest lucru împiedică substanțele dizolvate și ionii polari să traverseze membrana, dar substanțele dizolvate nepolare mici, cum ar fi oxigenul și dioxidul de carbon, pot difuza liber dintr-o parte în alta.
În schimb, selectivitatea membranelor în ceea ce privește trecerea substanțelor dizolvate este aproape întotdeauna mediată de una sau mai multe proteine membranare. Permeabilitatea selectivă implică fie difuzie facilitată , fie transport activ .
difuzie facilitată
Difuzia facilitată este un tip de transport pasiv mediat de proteinele purtătoare . Într-un caz tipic, aceste proteine se leagă de solutul (sau substratul) de pe o parte a membranei. Pe măsură ce substanța dizolvată se leagă, proteina își schimbă conformația, împingând substanța dizolvată peste membrană și eliberându-l pe cealaltă parte.
Exemplu de permeabilitate selectivă prin difuzie facilitată
- Exemplul clasic al acestui tip de mecanism de transport al glucozei este mediat de o familie de proteine numite transportori de glucoză (este ușor de reținut). Există o întreagă familie de proteine transportoare numite SLC2 care sunt responsabile pentru transportul selectiv al carbohidraților specifici, cationilor și anionilor anorganici și a altor substanțe dizolvate.
Transport activ prin membrana
În cazul transportului activ , acesta se referă la transportul substanțelor dizolvate prin membrană față de gradientul lor de concentrație. Mergând împotriva acestui gradient, trebuie furnizată energie pentru ca procesul să aibă loc, motiv pentru care se numește transport „activ”.
Există două tipuri principale de transport activ, care sunt transportul activ primar (când o enzimă numită pompă transportă soluția direct împotriva gradientului său) și transportul activ secundar (în care o pompă transportă o altă substanță dizolvată împotriva gradientului său, iar apoi acest gradient oferă energie pentru a transporta un al doilea dizolvat împotriva gradientului său, în timp ce primul se deplasează în jos.)
Exemple de permeabilitate selectivă prin transport activ
- Ca exemplu de transport activ primar putem aminti pompa de sodiu/ potasiu , care folosește energia conținută într-o moleculă de ATP pentru a transporta simultan trei ioni de sodiu din celulă și 2 ioni de potasiu în, în ambele cazuri unul împotriva celuilalt. gradienti de concentrare.
- Un alt exemplu de transport activ este pompa de protoni din membrana mitocondrială interioară. În acest caz particular, energia necesară pentru a deplasa protonii împotriva gradientului lor de concentrație provine din reacțiile redox ale lanțului de respirație aerobă . Acest tip de transport face din membrana interioară a mitocondriilor o membrană permeabilă selectiv.
- În cele din urmă, ca exemplu de transport activ secundar este permeabilitatea selectivă a membranei la ionii de calciu mediată de antiporterul de sodiu calciu. Acest antiporter folosește gradientul de concentrație de sodiu generat de pompa de sodiu și potasiu pentru a pompa un ion de calciu din celulă în timp ce 3 ioni de sodiu intră în ea.
Referințe
Fluence Corp. (11 septembrie 2019). Membrane de tratare a apei și procesele lor. Preluat de la https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM și Noriega B., MJ (). TRANSPORTUL PRIN MEMBRANĂ. Open Course Ware. Preluat de la https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf
Permeabilitatea selectivă (sf). Dictionar medical. Preluat de la https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Fundamentele membranelor pentru tratarea apei. Preluat de la https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf
Membrană semi-permeabilă (sf). Journal of Membrane Science & Technology. Preluat de la https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html
