การซึมผ่านที่เลือกหมายถึงอะไร? ตัวอย่าง

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


ความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกได้คือความสามารถของเมมเบรนบางชนิดที่ยอมให้ตัวละลายเฉพาะผ่านจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านได้ นั่นคือมันหมายถึงความสามารถที่เลือกหรือเลือกตัวถูกละลายที่สามารถผ่านได้และที่ไม่สามารถผ่านได้ ดังนั้นการควบคุมการขนส่งของโมเลกุลและไอออนผ่านเมมเบรน

เมมเบรนที่แสดงความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกได้ทำหน้าที่เหมือนผู้รักษาประตูของสโมสรพิเศษ คอยตรวจสอบอย่างรอบคอบว่าใครเข้าและใครไม่ให้ เพื่อให้แน่ใจว่ามีเพียงคนที่เหมาะสมเท่านั้นที่อยู่ข้างใน นอกจากนี้มันยังมีหน้าที่กำจัดโมเลกุลเหล่านั้นที่ต้องออกมา การขนส่งประเภทนี้สามารถดำเนินการได้ทั้งแบบพาสซีฟ (ตามเกรเดียนต์ของความเข้มข้นลงและไม่ต้องใช้พลังงาน) หรือเชิงรุก (กับเกรเดียนต์ของความเข้มข้นและผ่าน ATP หรือ GTP ไฮโดรไลซิส)

เมมเบรนแบบเลือกผ่านได้และแบบกึ่งซึมผ่านได้

คำที่เกี่ยวข้องซึ่งมักสับสนอย่างมากกับการซึมผ่านแบบเลือกได้คือความสามารถในการซึมผ่านได้แบบกึ่งกลาง แท้จริงแล้ว นักชีววิทยาและผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพจำนวนมาก เช่นเดียวกับตำราชีววิทยาและการแพทย์ ใช้ทั้งสองคำราวกับว่าเป็นคำเดียวกัน เมื่อสิ่งนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมด

เยื่อกึ่งผ่านได้คือเยื่อที่จำกัดการผ่านของตัวถูกละลายตามคุณสมบัติต่างๆ เช่น ขนาด ความเป็นขั้ว และประจุไฟฟ้า ในแง่นี้ เมมเบรนชนิดกึ่งซึมผ่านได้ซึ่งยอมให้ตัวถูกละลายที่เป็นกลางที่มีขนาดหนึ่งผ่านได้จะยอมให้ตัวถูกละลายที่เป็นกลางทั้งหมดที่มีขนาดนั้นหรือตัวละลายที่เล็กกว่าผ่านไป แต่จะไม่อนุญาตให้โมเลกุลที่เป็นกลางที่ใหญ่กว่าผ่านไปได้

นี่คือหลักการทำงานของเยื่อกึ่งซึมผ่านที่ใช้สำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยวิธีรีเวอร์สออสโมซิส เหล่านี้เป็นเมมเบรนสังเคราะห์โพลีเมอร์ที่มีรูพรุนขนาดเล็กมากซึ่งอนุญาตให้ผ่านได้เฉพาะโมเลกุลของน้ำและไอออนที่ละลายไม่ได้หรือตัวถูกละลายที่เป็นกลางอื่น ๆ ที่ใหญ่กว่า

ในทางกลับกัน เมมเบรนที่เลือกซึมผ่านได้อาจซึมผ่านไปยังโมเลกุลอย่างเช่น กลูโคส แต่ไม่สามารถซึมผ่านไปยังอีกโมเลกุลหนึ่งได้ แม้แต่คาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดเล็กกว่า เหตุผลก็คือ ในกรณีของความสามารถในการซึมผ่านแบบเลือกผ่านได้ ความสามารถในการเลือกผ่านนี้จะเฉพาะเจาะจงมากกว่าในกรณีของความสามารถในการซึมผ่านแบบกึ่งกลาง

บางทีความสับสนหรือเหตุผลที่นักชีววิทยามักใช้ทั้งสองคำแทนกัน อาจเป็นเพราะเยื่อหุ้มเซลล์เป็นหนึ่งในตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของเยื่อกึ่งผ่านได้และเยื่อเลือกผ่านแบบเลือกผ่านได้ ในความเป็นจริงแล้ว ในเซลล์ ความสามารถในการซึมผ่านแบบกึ่งกลางและแบบเลือกผ่านมักจะสัมพันธ์กันและทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมการขนส่งเข้าและออกจากเซลล์ และรักษาสมดุลที่ซับซ้อนที่ทำให้แต่ละเซลล์มีชีวิตและมีประสิทธิภาพ

กลไกการคัดเลือก

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการเลือกสรรและความสามารถในการซึมผ่านกึ่งกลางคือกลไกที่อนุภาคถูกหรือไม่ได้รับอนุญาตให้ผ่านจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง ในกรณีของเยื่อกึ่งผ่านได้ ออสโมซิสและการแพร่กระจาย อย่างง่าย เป็นกลไกการขนส่งหลัก ออสโมซิสเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของน้ำข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านรูพรุนที่เกิดจากโปรตีนที่เรียกว่าอะควาพอริน โดยย้ายจากช่องที่เจือจางกว่าไปยังช่องที่มีตัวถูกละลายเข้มข้นกว่า

ในทางกลับกัน เมมเบรนเกิดจากชั้นฟอสโฟลิพิดที่มีกลุ่มฟอสเฟตที่ชอบน้ำที่สัมผัสทั้งสองด้านของเมมเบรน ในขณะที่ส่วนหางของกรดไขมันที่ไม่ชอบน้ำจะกระจุกตัวอยู่ตรงกลาง สิ่งนี้จะป้องกันไม่ให้ตัวถูกละลายที่มีขั้วและไอออนข้ามผ่านเมมเบรน แต่ตัวถูกละลายที่ไม่มีขั้วขนาดเล็ก เช่น ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์สามารถแพร่จากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่งได้อย่างอิสระ

ในทางกลับกัน ความสามารถในการคัดเลือกของเมมเบรนในส่วนที่เกี่ยวกับทางเดินของตัวถูกละลายนั้นมักจะถูกสื่อกลางโดยโปรตีนเมมเบรนหนึ่งตัวหรือมากกว่า การซึมผ่านแบบเลือกเกี่ยวข้องกับการแพร่ที่อำนวยความสะดวกหรือการขนส่งแบบแอคที

อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย

Facilitated diffusion เป็นรูปแบบหนึ่งของการขนส่งแบบพาสซีฟที่สื่อกลางโดยโปรตีนพาหะ ในกรณีทั่วไป โปรตีนเหล่านี้จะจับกับตัวถูกละลาย (หรือสารตั้งต้น) ที่ด้านหนึ่งของเมมเบรน เมื่อตัวถูกละลายจับตัวกัน โปรตีนจะเปลี่ยนรูปแบบ ผลักตัวถูกละลายข้ามเมมเบรนและปล่อยมันออกมาในอีกด้านหนึ่ง

ตัวอย่างการซึมผ่านแบบเลือกได้โดยการแพร่แบบอำนวยความสะดวก

  • ตัวอย่างคลาสสิกของ กลไกการขนส่งกลูโคส ประเภทนี้ ถูกสื่อกลางโดยกลุ่มของโปรตีนที่เรียกว่าตัวขนส่งกลูโคส (จำง่าย) มีกลุ่มของโปรตีนตัวพาทั้งหมดที่เรียกว่า SLC2 ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการขนส่งแบบเลือกเฉพาะของคาร์โบไฮเดรต ไอออนอนินทรีย์และไอออนอนินทรีย์ และตัวถูกละลายอื่นๆ

การขนส่งที่ใช้งานผ่านเมมเบรน

ในกรณีของการขนส่งแบบแอคทีฟหมายถึงการขนส่งตัวถูกละลายข้ามเมมเบรนเทียบกับการไล่ระดับความเข้มข้น เมื่อขัดกับเกรเดียนนี้ จะต้องมีการจัดหาพลังงานเพื่อให้กระบวนการเกิดขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าการขนส่งแบบ “แอคทีฟ”

การขนส่งแบบแอคทีฟมีสองประเภทหลักๆ ได้แก่ การขนส่งแบบแอคทีฟปฐมภูมิ (เมื่อเอนไซม์ที่เรียกว่าปั๊มขนส่งตัวถูกละลายโดยตรงกับเกรเดียนต์ของมัน) และการขนส่งแบบทุติยภูมิ (ซึ่งปั๊มหนึ่งจะขนส่งตัวถูกละลายอีกตัวหนึ่งไปกับการไล่ระดับสีของมัน จากนั้นการไล่ระดับสีนี้จะให้ พลังงานเพื่อขนส่งตัวถูกละลายที่สองไปกับการไล่ระดับสีในขณะที่ตัวแรกเลื่อนลงตามการไล่ระดับสี)

ตัวอย่างของการซึมผ่านแบบเลือกโดยการขนส่งแบบแอคทีฟ

  • ตัวอย่างของการขนส่งแบบแอคทีฟปฐมภูมิ เราสามารถพูดถึงปั๊มโซเดียม/ โพแทสเซียมซึ่งใช้พลังงานที่มีอยู่ในโมเลกุล ATP เพื่อขนส่งไอออนโซเดียม 3 ตัวออกจากเซลล์และไอออนโพแทสเซียม 2 ตัวเข้าในเซลล์พร้อมกัน ในทั้งสองกรณีตรงข้ามกัน ของพวกมัน การไล่ระดับความเข้มข้น
  • อีกตัวอย่างหนึ่งของการขนส่งแบบแอคทีฟคือปั๊มโปรตอนในเยื่อไมโตคอนเดรียด้านใน ในกรณีนี้ พลังงานที่จำเป็นในการเคลื่อนที่ของโปรตอนเทียบกับความเข้มข้นของเกรเดียนต์นั้นมาจากปฏิกิริยารีดอกซ์ของห่วงโซ่การหายใจแบบใช้ออกซิเจน การขนส่งประเภทนี้ทำให้เยื่อชั้นในของไมโทคอนเดรียเป็นเยื่อเลือกผ่านที่ซึมผ่านได้
  • ในที่สุด เป็นตัวอย่างของการลำเลียงแบบทุติยภูมิคือการซึมผ่านแบบเลือกได้ของเมมเบรนไปยังแคลเซียมไอออนที่สื่อกลางโดยโซเดียมแคลเซียมต้านพอร์ตเตอร์ สารต่อต้านพอร์ตนี้ใช้การไล่ระดับความเข้มข้นของโซเดียมที่สร้างขึ้นโดยปั๊มโซเดียมโพแทสเซียมเพื่อสูบแคลเซียมไอออนหนึ่งตัวออกจากเซลล์ในขณะที่โซเดียมไอออน 3 ตัวเข้าไปในเซลล์

อ้างอิง

Fluence Corp. (11 กันยายน 2019) เมมเบรนบำบัดน้ำและกระบวนการ สืบค้นจากhttps://www.fluencecorp.com/es/membranas-de-tratamiento-de-agua/

Pérez, JM และ Noriega B., MJ () การขนส่งผ่านเมมเบรน เปิดคอร์สแวร์. สืบค้นจากhttps://ocw.unican.es/pluginfile.php/879/course/section/967/Tema%25204-Bloque%2520II-Transporte%2520a%2520traves%2520de%2520Membrana.pdf

การซึมผ่านแบบเลือกได้ (sf) พจนานุกรมทางการแพทย์. สืบค้นจากhttps://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/permeabilidad-selectiva

Sagle, A. & Freeman, B. (2004). พื้นฐานของเมมเบรนสำหรับการบำบัดน้ำ สืบค้นจากhttps://texaswater.tamu.edu/readings/desal/membranetechnology.pdf

เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ (sf) วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเมมเบรน. สืบค้นจากhttps://www.longdom.org/peer-reviewed-journals/semipermeable-membrane-6018.html

-โฆษณา-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados