Tabla de Contenidos
Selektiv permeabilitet är förmågan hos vissa membran att tillåta endast specifika lösta ämnen att passera från ena sidan till den andra. Det vill säga, det hänvisar till förmågan som det ger att välja eller välja de lösta ämnen som kan passera och de som inte kan, vilket reglerar transporten av molekyler och joner genom membranet.
Ett membran som uppvisar selektiv permeabilitet fungerar som portvakten till en exklusiv klubb, och övervakar noggrant vem som kommer in och vem som inte gör det för att se till att bara rätt personer är inne. Dessutom är den också ansvarig för att ta bort de molekyler som måste komma ut. Denna typ av transport kan utföras antingen passivt (nedåt koncentrationsgradienten och utan behov av energi) eller aktivt (mot koncentrationsgradienten och genom ATP- eller GTP-hydrolys).
Selektivt permeabla kontra semipermeabla membran
En besläktad term som ofta förväxlas kraftigt med selektiv permeabilitet är semipermeabilitet . Faktum är att många biologer och yrkesverksamma inom hälsovetenskap, såväl som biologi- och medicintexter, använder båda termerna som om de vore desamma, när detta inte är helt sant.
Semipermeabla membran är de som begränsar passagen av lösta ämnen baserat på egenskaper som deras storlek, deras polaritet och deras elektriska laddning. I denna mening kommer ett semipermeabelt membran som låter ett neutralt löst ämne av en viss storlek att passera att alla neutrala lösta ämnen av den storleken eller de som är mindre att passera, men det kommer inte att tillåta större neutrala molekyler att passera.
Detta är funktionsprincipen för de semipermeabla membranen som används för avsaltning av havsvatten genom omvänd osmos . Dessa är syntetiska polymermembran med mycket små porer som endast tillåter passage av vattenmolekyler och inte lösta joner eller andra större neutrala lösta ämnen.
Å andra sidan kan ett membran som är selektivt permeabelt vara permeabelt för en molekyl såsom glukos, men inte permeabelt för en annan, ännu mindre kolhydrat. Anledningen är att, i fallet med selektiv permeabilitet, är denna selektivitet mycket mer specifik än i fallet med semipermeabilitet.
Kanske är förvirringen eller anledningen till att biologer ofta använder båda termerna omväxlande för att cellmembranet i sin tur är ett av de mest kända exemplen på semipermeabla membran och selektivt permeabla membran. Faktum är att i cellen går semipermeabilitet och selektiv permeabilitet nästan alltid hand i hand och samverkar för att kontrollera transporten in och ut ur cellen och på så sätt upprätthålla den komplexa balansen som håller varje cell vid liv och effektiv.
Selektivitetsmekanismer
En grundläggande skillnad mellan selektivitet och semipermeabilitet är den mekanism genom vilken partiklar tillåts eller inte tillåts passera från ena sidan av membranet till den andra. När det gäller semipermeabla membran är osmos och enkel diffusion de viktigaste transportmekanismerna. Osmos uppstår när vattenmolekyler passerar membranet genom porer som bildas av proteiner som kallas akvaporiner, och flyttar sig från utrymmet som är mer utspätt till det som är mer koncentrerat i lösta ämnen.
Å andra sidan bildas membranet av ett fosfolipiddubbelskikt med hydrofila fosfatgrupper exponerade på båda sidor av membranet medan de hydrofoba svansarna av fettsyror är koncentrerade i mitten. Detta förhindrar polära lösta ämnen och joner från att passera membranet, men små opolära lösta ämnen som syre och koldioxid kan fritt diffundera från ena sidan till den andra.
Istället förmedlas selektiviteten hos membran med avseende på passage av lösta ämnen nästan alltid av ett eller flera membranproteiner. Selektiv permeabilitet involverar antingen underlättad diffusion eller aktiv transport .
underlättad diffusion
Förenklad diffusion är en typ av passiv transport som medieras av bärarproteiner . I ett typiskt fall binder dessa proteiner till det lösta ämnet (eller substratet) på ena sidan av membranet. När det lösta ämnet binder ändrar proteinet konformation, trycker det lösta ämnet över membranet och släpper det på andra sidan.
Exempel på selektiv permeabilitet genom underlättad diffusion
- Det klassiska exemplet på denna typ av glukostransportmekanism förmedlas av en familj av proteiner som kallas glukostransportörer (det är lätt att komma ihåg) . Det finns en hel familj av transportproteiner som kallas SLC2 som är ansvariga för den selektiva transporten av specifika kolhydrater, oorganiska katjoner och anjoner och andra lösta ämnen.
Aktiv transport över membranet
I fallet med aktiv transport avser detta transporten av lösta ämnen över membranet mot deras koncentrationsgradient. Genom att gå emot denna gradient måste energi tillföras för att processen ska kunna ske, varför den kallas för ”aktiv” transport.
Det finns två huvudtyper av aktiv transport, som är primär aktiv transport (när ett enzym som kallas en pump transporterar löst ämne direkt mot sin gradient) och sekundär aktiv transport (där en pump transporterar ett annat löst ämne mot sin gradient, och sedan ger denna gradient energi för att transportera ett andra löst ämne mot dess gradient medan den första rör sig nedför sin gradient.)
Exempel på selektiv permeabilitet genom aktiv transport
- Som ett exempel på primär aktiv transport kan vi nämna natrium/ kalium -pumpen, som använder energin som finns i en ATP-molekyl för att samtidigt transportera tre natriumjoner ut ur cellen och 2 kaliumjoner in, i båda fallen mot varandra. koncentrationsgradienter.
- Ett annat exempel på aktiv transport är protonpumpen i det inre mitokondriemembranet. I detta speciella fall kommer energin som behövs för att flytta protonerna mot deras koncentrationsgradient från redoxreaktionerna i den aeroba andningskedjan . Denna typ av transport gör mitokondriernas inre membran till ett selektivt permeabelt membran.
- Slutligen, som ett exempel på sekundär aktiv transport är den selektiva permeabiliteten av membranet för kalciumjoner förmedlad av antiporternatriumkalcium. Denna antiporter använder natriumkoncentrationsgradienten som genereras av natriumkaliumpumpen för att pumpa ut en kalciumjon ur cellen medan 3 natriumjoner kommer in i den.
Referenser
Fluence Corp. (11 september 2019). Vattenbehandlingsmembran och deras processer. Hämtad från https://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/
Pérez, JM och Noriega B., MJ (). TRANSPORT GENOM MEMBRAN. Open Course Ware. Hämtad från https://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf
Selektiv permeabilitet (sf). Medicinsk ordbok. Hämtad från https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva
Sagle, A. & Freeman, B. (2004). Grunderna för membran för vattenrening. Hämtad från https://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf
Semipermeabelt membran (sf). Journal of Membrane Science & Technology. Hämtad från https://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html