Selectieve permeabiliteit Definitie en voorbeelden

Selectief permeabel betekent dat een membraan de doorgang van sommige moleculen of ionen toestaat en de doorgang van anderen remt. Het vermogen om moleculair transport op deze manier te filteren wordt selectieve permeabiliteit genoemd.

Selectieve permeabiliteit versus semipermeabiliteit

Zowel semipermeabele membranen als selectief permeabele membranen regelen het transport van materialen zodat sommige deeltjes erdoorheen gaan terwijl andere niet kunnen kruisen. Sommige teksten gebruiken sternen "selectief permeabel" en "semipermeabel" door elkaar, maar ze betekenen niet precies hetzelfde. Een semipermeabel membraan is als een filter waarmee deeltjes al dan niet kunnen passeren op basis van grootte, oplosbaarheid, elektrische lading of andere chemische of fysische eigenschappen. De passieve transportprocessen van osmose en diffusie maken transport over semipermeabele membranen mogelijk. Een selectief permeabel membraan kiest welke moleculen mogen passeren op basis van specifieke criteria (bijv. Moleculaire geometrie). Voor dit gefaciliteerde of actieve transport kan energie nodig zijn.

Semipermeabiliteit kan van toepassing zijn op zowel natuurlijke als synthetische materialen. Naast membranen kunnen vezels ook semipermeabel zijn. Hoewel selectieve permeabiliteit in het algemeen verwijst naar polymeren, kunnen andere materialen als semipermeabel worden beschouwd. Een raamscherm is bijvoorbeeld een semipermeabele barrière die de luchtstroom toelaat maar de doorvoer van insecten beperkt.

Voorbeeld van een selectief permeabel membraan

De lipidebilaag van het celmembraan is een uitstekend voorbeeld van een membraan dat zowel semipermeabel als selectief permeabel is.

Fosfolipiden in de dubbellaag zijn zodanig gerangschikt dat de hydrofiele fosfaatkoppen van elk molecuul zich aan het oppervlak bevinden, blootgesteld aan de waterige of waterige omgeving binnen en buiten cellen. De hydrofobe vetzuurstaarten zijn verborgen in het membraan. De fosfolipide opstelling maakt de dubbellaag semipermeabel. Het laat de doorgang van kleine, ongeladen opgeloste stoffen toe. Kleine in vet oplosbare moleculen kunnen de hydrofiele kern van de laag passeren, zoals hormonen en in vet oplosbare vitamines. Water passeert het semipermeabele membraan via osmose. Moleculen van zuurstof en kooldioxide passeren het membraan via diffusie.

Polaire moleculen kunnen echter niet gemakkelijk door de lipide dubbellaag gaan. Ze kunnen het hydrofobe oppervlak bereiken, maar kunnen niet door de lipidelaag naar de andere kant van het membraan gaan. Kleine ionen hebben een soortgelijk probleem vanwege hun elektrische lading. Dit is waar selectieve permeabiliteit een rol speelt. Transmembraan-eiwitten vormen kanalen die de doorgang van natrium-, calcium-, kalium- en chloride-ionen mogelijk maken. Polaire moleculen kunnen binden aan oppervlakte-eiwitten, waardoor een verandering in de configuratie van het oppervlak ontstaat en ze doorgang krijgen. Transporteiwitten verplaatsen moleculen en ionen via gefaciliteerde diffusie, waarvoor geen energie nodig is.

Grote moleculen passeren over het algemeen de lipide dubbellaag niet. Er zijn speciale uitzonderingen. In sommige gevallen laten integrale membraaneiwitten doorgang toe. In andere gevallen is actief transport vereist. Hier wordt energie geleverd in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP) voor vesiculair transport. Een lipide dubbellaags blaasje vormt zich rond het grote deeltje en versmelt met het plasmamembraan om het molecuul in of uit een cel toe te laten. Bij exocytose gaat de inhoud van het blaasje open naar de buitenkant van het celmembraan. Bij endocytose wordt een groot deeltje in de cel opgenomen.

Naast het celmembraan is een ander voorbeeld van een selectief permeabel membraan het binnenmembraan van een ei.