Semi-permeabilitet

Semi-permeabilitet hänvisar till biomembran som är selektivt permeabelt för vissa ämnen och inte kan passeras av andra ämnen. Halvpermeabilitet är grunden för osmos och kännetecknar cellerna i alla levande saker. Störningar i semipermeability har förödande konsekvenser för elektrolyt- och vattenbalansen i cellavdelningarna.

Vad är halvpermeabiliteten?

Semipermeability betyder bokstavligen "semi-permeabilitet". Termen står för en egenskap med fysiska eller betydande gränssnitt. Semipermeabla ytor tillåter vissa partiklar att passera medan de förhindrar att andra passerar.

Inom medicinsk teknik och biologi spelar semipermeability en roll särskilt i samband med membran. Semipermeabla membran har selektiv permeabilitet och tillåter vissa partiklar att passera genom membranet i en viss riktning. Motsvarande membran representerar ett separationssystem som gör att vissa ämnen kan passera till den andra sidan av membranet utan specifika transportsystem.

Membraner omger celler där ett specifikt miljö måste upprätthållas för att överleva. Utan membranens semipermeabilitet skulle det vara tänkbart att upprätthålla den specifika cellmiljön. Inom biologi är semipermeability också basen för processer som osmos, osmoregulation och turgor.

Funktion & uppgift

Termen membrantransport sammanfattar alla materialgenomträngningar genom biomembran. Membrantransport kännetecknas av två grundläggande olika mekanismer: utöver fri genomträngning i betydelse av diffusion finns det också specifik transport.

Membranet består av en lipid-dubbelskikt, som i sig representerar en barriär mellan cellens vattniga fack. Det extraplasmiska och cytoplasmiska utrymmet separeras från varandra på detta sätt. Olika miljoner kan råda i facken. I vissa biologiska system är ett cellmembran permeabelt för mindre molekyler tack vare dess fluiditet. Denna permeabilitet finns i det biologiska systemet, till exempel för vatten, som rör sig längs membranet i enlighet med den befintliga koncentrationsgradienten i riktning mot den högre koncentrationen.

Denna princip är en grundläggande byggsten av många organismer och därmed också en grund för den mänskliga organismen. Semipermeabla membran är primärt permeabla för lösningsmedel. Lösta ämnen kvarhålls ofta av membranet för att kunna upprätthålla cellmiljön bakom separationsskiktet. Detta betyder att semipermeabla membran tillåter molekyler upp till en viss molmassa eller storlek att passera, medan de över den givna molmassan eller storleken hindras från att passera igenom.

Vetenskapen anser nu att tillfälliga oegentligheter i membranens lipid-skikt är den främsta orsaken till halvpermeabilitet. Som grund för osmos är semipermeability en viktig komponent i alla levande organismer. Termen osmos beskriver det riktade flödet av molekylpartiklar genom selektivt permeabla eller halvgenomträngliga membran. För att uppnå en reglerad vattenbalans är cellerna i alla levande saker beroende av osmos och därmed halvpermeabilitet.

Semipermeability är också avgörande för osmoregulering. Detta betyder förmågan att reglera koncentrationen av osmotiskt aktiva ämnen i ämnesomsättningen. Denna förmåga tjänar till att undvika osmotisk stress och hjälper också levande saker att dra nytta av deras osmotiska potential.

Dessutom utgör halvpermeabiliteten basen för växternas turgortryck. Detta tryck motsvarar ett hydrostatiskt tryck i celler, vilket möjliggör fysiologiska processer såsom gasutbyte eller olika transportprocesser.

Sjukdomar och sjukdomar

Systemiska inflammatoriska svar såsom sepsis kan påverka permeabiliteten. I detta sammanhang frisätts mediatorsubstansen histamin. Efter frigöringen ökar bland annat fartygens permeabilitet.

Många andra inflammatoriska svar finns som påverkar membranpermeabiliteten i olika vävnader. En av dem är bukspottkörtel, i vilken semipermeabiliteten i bukspottkörtelsystemet påverkas av störningar. Membranpermeabiliteten hos cellerna minskar i detta fall. Detta fenomen kan till exempel erkännas genom penetrering av röntgenkontrastmedium under diagnostisk avbildning.

Ytterligare störningar i membranpermeabilitet uppstår i samband med hjärt-kärlsjukdomar. I de flesta fall resulterar alla membranpermeabilitetsstörningar i en obalans i elektrolytbalansen.

Förutom de beskrivna kontexterna kan störningar i membranpermeabilitet också ha en ärftlig grund. En ärftlig mutation av membranproteiner kan till exempel avsevärt förändra permeabiliteten för ett cellmembran, till exempel vid sjukdomar såsom Myotonia congenita Thomsen.

Vid denna sjukdom försämrar kloridkanaler i musklerna som har förändrats av genetisk mutation membranpassagen för kloridjoner. Utan passagen av dessa joner kan musklerna inte fungera till fullo.

I slutändan uppvisar alla membranpermeabilitetsstörningar betydande effekter på hela organismen. Om till exempel ett semipermeabelt membran plötsligt inte längre är permeabelt för lösningsmedel är vattenbalansen i cellens fack ur balans. Om ett semipermeabelt membran återigen är för permeabelt, förändras den specifika miljön i cellfacken också i detta fall. I båda fallen kan den drabbade cellen dömas för att dö eftersom den avsedda arbetsmiljön i dess fack är ur balans.

Autoimmuna sjukdomar kan också försämra membranpermeabiliteten. Antifosfolipidsyndromet är till exempel riktat specifikt mot biomembran och förändrar deras fysiologiska permeabilitet.

I växter observeras också vissa störningar i membranpermeabilitet eller semipermeabilitet hos membran associerade med parasitiska organismer. Vissa parasiter utsöndrar vilda toxiner i betydelsen av marasminer. Dessa ämnen orsakar halvpermeabilitetsstörningar för att orsaka en ökning av permeabiliteten i värdcellens plasma och därmed få obehindrad åtkomst.