Semi-priepustnosť

Semi-priepustnosť sa vzťahuje na biomembrán, ktorý je selektívne priepustný pre určité látky a nemôže ním prechádzať iné látky. Polopriepustnosť je základom osmózy a charakterizuje bunky všetkých živých vecí. Poruchy semipermeability majú zničujúce následky pre rovnováhu elektrolytov a vody v komôrkach.

Aká je polopriepustnosť?

Semipermeabilita doslova znamená „polopriepustnosť“. Tento výraz predstavuje vlastnosť fyzických alebo podstatných rozhraní. Polopriepustné povrchy umožňujú určitým časticiam prejsť, zatiaľ čo iným bránia v prechodu.

V lekárskej technológii a biológii zohráva semipermeabilita úlohu najmä v kontexte membrán. Semipermeabilné membrány majú selektívnu priepustnosť a umožňujú určitým časticiam prechádzať cez membránu v určitom smere. Zodpovedajúce membrány predstavujú separačný systém, ktorý umožňuje určitým látkam prejsť na druhú stranu membrány bez špecifických transportných systémov.

Membrány obklopujú bunky, v ktorých je potrebné zachovať špecifické prostredie kvôli prežitiu. Bez semipermeability membrán by bolo udržiavanie špecifického bunkového prostredia nemysliteľné. V biológii je semipermeabilita tiež základom pre procesy ako osmóza, osmoregulácia a turgor.

Funkcia a úloha

Termín membránový transport sumarizuje všetky penetrácie materiálu cez biomembrán. Membránový transport je charakterizovaný dvoma zásadne odlišnými mechanizmami: okrem voľného priechodu v zmysle difúzie existuje aj špecifický transport.

Membrána pozostáva z lipidovej dvojvrstvy, ktorá sama o sebe predstavuje bariéru medzi vodnatými oddeleniami bunky. Týmto spôsobom sa oddelí extraplazmatický a cytoplazmatický priestor. V kompartmentoch môžu prevládať rôzne prostredia. V niektorých biologických systémoch je bunková membrána vďaka svojej tekutosti priepustná pre menšie molekuly. Táto priepustnosť existuje v biologickom systéme, napríklad pre vodu, ktorá sa pohybuje pozdĺž membrány v súlade s existujúcim koncentračným gradientom v smere vyššej koncentrácie.

Tento princíp je základným stavebným kameňom mnohých organizmov, a teda aj základom ľudského organizmu. Semipermeabilné membrány sú primárne priepustné pre rozpúšťadlá. Rozpustené látky sú membránou často zadržiavané, aby bolo možné udržiavať bunkové prostredie za separačnou vrstvou. To znamená, že semipermeabilné membrány umožňujú molekulám do určitej molárnej hmotnosti alebo veľkosti prejsť, zatiaľ čo molekulam nad danou molekulovou hmotnosťou alebo veľkosťou sa nemôže prechádzať.

Veda teraz považuje dočasné nepravidelnosti v lipidových dvojvrstvách membrán za primárnu príčinu semipermeability. Ako základ osmózy je semipermeabilita dôležitou súčasťou všetkých živých organizmov. Termín osmóza opisuje smerovaný tok molekulárnych častíc cez selektívne priepustné alebo polopriepustné membrány. Aby sa dosiahla regulovaná vodná rovnováha, bunky všetkých živých vecí závisia od osmózy a tým aj polopriepustnosti.

Semipermeabilita je tiež rozhodujúca pre osmoreguláciu. To znamená schopnosť regulovať koncentrácie osmoticky účinných látok v metabolizme. Táto schopnosť slúži na zabránenie osmotickému stresu a pomáha živým veciam využívať ich osmotický potenciál.

Okrem toho je polopriepustnosť základom tlaku v rastlinách. Tento tlak zodpovedá hydrostatickému tlaku v bunkách, ktorý umožňuje fyziologické procesy, ako je výmena plynov alebo rôzne transportné procesy.

Choroby a choroby

Systémové zápalové reakcie, ako je sepsa, môžu ovplyvniť priepustnosť. V tejto súvislosti sa uvoľňuje sprostredkovateľská látka histamín. Po prepustení sa okrem iného zvyšuje priepustnosť ciev.

Existuje mnoho ďalších zápalových reakcií, ktoré ovplyvňujú membránovú permeabilitu rôznych tkanív. Jednou z nich je pankreatitída, pri ktorej je semipermeabilita systému pankreasu ovplyvnená poruchami. Membránová permeabilita buniek sa v tomto prípade znižuje. Tento jav je možné rozoznať napríklad prenikaním rôntgenových kontrastných látok počas diagnostického zobrazovania.

Ďalšie poruchy membránovej permeability sa vyskytujú v súvislosti s kardiovaskulárnymi chorobami. Vo väčšine prípadov vedú všetky poruchy membránovej permeability k nerovnováhe v rovnováhe elektrolytov.

Okrem opísaných súvislostí môžu mať poruchy membránovej permeability tiež dedičný základ. Dedičná mutácia membránových proteínov môže napríklad významne zmeniť priepustnosť bunkovej membrány, napríklad pri chorobách, ako je napríklad Myotonia congenita Thomsen.

Pri tomto ochorení chloridové kanály vo svaloch, ktoré boli zmenené genetickou mutáciou, narušujú membránový priechod chloridových iónov. Bez prechodu týchto iónov nemôžu svaly pracovať naplno.

Nakoniec všetky poruchy permeability membrány vykazujú významné účinky na celý organizmus. Ak napríklad semipermeabilná membrána náhle už nie je priepustná pre rozpúšťadlá, vodná bilancia v komôrkach bunky je mimo rovnováhy. Ak je semipermeabilná membrána opäť príliš priepustná, v tomto prípade sa zmení aj špecifické prostredie bunkových kompartmentov. V obidvoch prípadoch môže byť postihnutá bunka odsúdená na smrť, pretože zamýšľané pracovné prostredie jej kompartmentov je mimo rovnováhy.

Autoimunitné ochorenia môžu tiež zhoršiť priepustnosť membrány. Napríklad antifosfolipidový syndróm je špecificky namierený proti biomembránu a mení ich fyziologickú priepustnosť.

U rastlín sa pozorujú aj niektoré poruchy priepustnosti membrány alebo semipermeability membrán spojených s parazitickými organizmami. Niektoré parazity vylučujú toxíny vädnutia v zmysle marazmínov. Tieto látky spôsobujú poruchy polopriepustnosti, aby spôsobili zvýšenie priepustnosti v plazme hostiteľskej bunky, a tak získali neobmedzený prístup.