Semi-permeabilitet

Semi-permeabilitet henviser til biomembran, der er selektivt permeabel for visse stoffer og ikke kan passeres af andre stoffer. Halvpermeabilitet er grundlaget for osmose og karakteriserer cellerne i alle levende ting. Forstyrrelser i semipermeabilitet har ødelæggende konsekvenser for elektrolyt- og vandbalancen i cellerummene.

Hvad er semi-permeabilitet?

Semipermeability betyder bogstaveligt "semi-permeabilitet". Udtrykket står for en egenskab med fysiske eller betydelige grænseflader. Semipermeable overflader tillader visse partikler at passere, mens de forhindrer andre i at passere.

Inden for medicinsk teknologi og biologi spiller semipermeabilitet især en rolle i forbindelse med membraner. Semipermeable membraner har selektiv permeabilitet og tillader visse partikler at passere gennem membranen i en bestemt retning. De tilsvarende membraner repræsenterer et separationssystem, der tillader visse stoffer at passere til den anden side af membranen uden specifikke transportsystemer.

Membraner omgiver celler, hvor et specifikt miljø skal opretholdes for at overleve. Uden membranernes semipermeabilitet ville det være tænkeligt at opretholde det specifikke cellemiljø. I biologi er semipermeabilitet også grundlaget for processer som osmose, osmoregulering og turgor.

Funktion & opgave

Udtrykket membrantransport opsummerer alle materialets penetrationer gennem biomembran. Membrantransport er kendetegnet ved to grundlæggende forskellige mekanismer: ud over fri gennemtrængning i betydningen diffusion er der også specifik transport.

Membranen består af et lipid-dobbeltlag, der i sig selv repræsenterer en barriere mellem de vandige rum i cellen. Det ekstraplasmatiske og cytoplasmatiske rum adskilles fra hinanden på denne måde. Forskellige milier kan herske i rumene. I visse biologiske systemer er en cellemembran permeabel for mindre molekyler takket være dens fluiditet. Denne permeabilitet findes i det biologiske system, for eksempel for vand, der bevæger sig langs membranen i overensstemmelse med den eksisterende koncentrationsgradient i retning af den højere koncentration.

Dette princip er en grundlæggende byggesten til mange organismer og dermed også et grundlag for den menneskelige organisme. Semipermeable membraner er primært permeabel for opløsningsmidler. Opløste stoffer tilbageholdes ofte af membranen for at være i stand til at opretholde cellemiljøet bag separeringslaget. Dette betyder, at semipermeable membraner tillader molekyler, op til en bestemt molmasse eller størrelse at passere, mens de over den givne molære masse eller størrelse forhindres i at passere igennem.

Videnskaben betragter nu midlertidige uregelmæssigheder i membranernes lipid-lag som den primære årsag til semi-permeabilitet. Som basis for osmose er semipermeabilitet en vigtig komponent i alle levende organismer. Udtrykket osmose beskriver den rettede strøm af molekylære partikler gennem selektivt permeable eller semipermeable membraner. For at opnå en reguleret vandbalance er cellerne i alle levende ting afhængige af osmose og dermed semi-permeabilitet.

Semipermeability er også afgørende for osmoregulering. Dette betyder evnen til at regulere koncentrationerne af osmotisk aktive stoffer i stofskiftet. Denne evne tjener til at undgå osmotisk stress og hjælper også levende ting med at drage fordel af deres osmotiske potentiale.

Derudover danner halvpermeabiliteten grundlaget for planters turgortryk. Dette tryk svarer til et hydrostatisk tryk i celler, der muliggør fysiologiske processer såsom gasudveksling eller forskellige transportprocesser.

Sygdomme og lidelser

Systemiske inflammatoriske reaktioner såsom sepsis kan påvirke permeabiliteten. I denne sammenhæng frigives mæglersubstansen histamin. Efter frigørelsen øges karrenes permeabilitet blandt andet.

Der findes mange andre inflammatoriske reaktioner, der påvirker membranpermeabiliteten af ​​forskellige væv. En af dem er pancreatitis, hvor semipermeabiliteten i bugspytkirtelsystemet påvirkes af lidelser. Membranpermeabiliteten af ​​cellerne falder i dette tilfælde. Dette fænomen kan f.eks. Genkendes ved penetrering af røntgenkontrastmedier under diagnostisk billeddannelse.

Yderligere lidelser i membranpermeabilitet forekommer i sammenhæng med hjerte-kar-sygdomme. I de fleste tilfælde resulterer alle membranpermeabilitetsforstyrrelser i en ubalance i elektrolytbalancen.

Bortset fra de beskrevne kontekster, kan lidelser i membranpermeabilitet også have et arveligt grundlag. En arvelig mutation af membranproteiner kan for eksempel markant ændre permeabiliteten af ​​en cellemembran, for eksempel ved sygdomme som Myotonia congenita Thomsen.

Ved denne sygdom forringer kloridkanaler i musklerne, der er ændret ved genetisk mutation, membranpassagen for kloridioner. Uden passagen af ​​disse ioner kan musklerne ikke fungere fuldt ud.

I sidste ende viser alle membranpermeabilitetsforstyrrelser betydelige virkninger på hele organismen. Hvis for eksempel en semipermeabel membran pludselig ikke længere er permeabel for opløsningsmidler, er vandbalancen i cellens rum ude af balance. Hvis en semipermeabel membran igen er for permeabel, ændres det specifikke miljø i cellerummet også i dette tilfælde. I begge tilfælde kan den berørte celle dømmes til at dø, fordi det påtænkte arbejdsmiljø i dets rum er ude af balance.

Autoimmune sygdomme kan også forringe membranpermeabiliteten. Antiphospholipidsyndromet er for eksempel rettet specifikt mod biomembran og ændrer deres fysiologiske permeabilitet.

I planter observeres også nogle forstyrrelser i membranpermeabilitet eller semipermeabilitet af membraner forbundet med parasitiske organismer. Visse parasitter udskiller vildtoksiner i betydningen marasminer. Disse stoffer forårsager semi-permeabilitetsforstyrrelser for at forårsage en stigning i permeabilitet i værtscelleens plasma og således få uhindret adgang.