Semi-permeabiliteten

Semi-permeabiliteten refererer til biomembran som er selektivt permeabel for visse stoffer og ikke kan føres av andre stoffer. Halvpermeabilitet er grunnlaget for osmose og kjennetegner cellene i alle levende ting. Forstyrrelser i semipermeabilitet har ødeleggende konsekvenser for elektrolytten og vannbalansen i cellene.

Hva er halvgjennomtrengeligheten?

Semipermeability betyr bokstavelig talt "semi-permeabilitet". Begrepet står for en egenskap med fysiske eller betydelige grensesnitt. Semipermeable overflater lar visse partikler passere mens de forhindrer andre i å passere.

I medisinsk teknologi og biologi spiller semipermeabilitet en rolle, spesielt i forbindelse med membraner. Semipermeable membraner har selektiv permeabilitet og lar visse partikler passere gjennom membranen i en viss retning. De tilsvarende membranene representerer et separasjonssystem som gjør at visse stoffer kan passere til den andre siden av membranen uten spesifikke transportsystemer.

Membraner omgir celler der et spesifikt miljø må opprettholdes for å overleve. Uten membranenes semipermeabilitet ville det være utenkelig å opprettholde det spesifikke cellemiljøet. I biologi er semipermeabilitet også grunnlaget for prosesser som osmose, osmoregulering og turgor.

Funksjon & oppgave

Begrepet membrantransport oppsummerer alle materialinntrengninger gjennom biomembran. Membrantransport kjennetegnes av to fundamentalt forskjellige mekanismer: i tillegg til fri gjennomsyring i betydningen diffusjon, er det også spesifikk transport.

Membran består av et lipid-dobbeltlag, som i seg selv representerer en barriere mellom de vannholdige avdelingene i cellen. Det ekstraplasmatiske og cytoplasmatiske rommet skilles fra hverandre på denne måten. Ulike milier kan råde i kupéene. I visse biologiske systemer er en cellemembran permeabel for mindre molekyler takket være dens flytbarhet. Denne permeabiliteten eksisterer i det biologiske systemet, for eksempel for vann, som beveger seg langs membranen i samsvar med den eksisterende konsentrasjonsgradienten i retning av den høyere konsentrasjon.

Dette prinsippet er en grunnleggende byggestein for mange organismer og dermed også et grunnlag for den menneskelige organismen. Semipermeable membraner er primært permeabel for løsningsmidler. Oppløste stoffer blir ofte beholdt av membranen for å kunne opprettholde cellemiljøet bak skillesjiktet. Dette betyr at semipermeable membraner lar molekyler opp til en viss molmasse eller størrelse passere, mens de over den gitte molmassen eller størrelsen hindres i å passere gjennom.

Vitenskapen anser nå midlertidige uregelmessigheter i lipid-dobbeltlaget i membraner som den primære årsaken til semi-permeabilitet. Som grunnlag for osmose er semipermeabilitet en viktig komponent i alle levende organismer. Begrepet osmose beskriver den rettede strømmen av molekylpartikler gjennom selektivt permeable eller halvgjennomtrengelige membraner. For å oppnå en regulert vannbalanse er cellene i alle levende ting avhengige av osmose og dermed semipermeabilitet.

Semipermeabilitet er også avgjørende for osmoregulering. Dette betyr muligheten til å regulere konsentrasjonen av osmotisk aktive stoffer i stoffskiftet. Denne evnen tjener til å unngå osmotisk stress og hjelper også levende ting til å dra nytte av deres osmotiske potensiale.

I tillegg danner halvgjennomtrengeligheten grunnlaget for turgortrykket fra planter. Dette trykket tilsvarer et hydrostatisk trykk i celler, som muliggjør fysiologiske prosesser som gassutveksling eller forskjellige transportprosesser.

Sykdommer og plager

Systemiske inflammatoriske responser som sepsis kan påvirke permeabiliteten. I denne sammenheng frigjøres formidlingsstoffet histamin. Etter utgivelsen øker permeabiliteten til karene, blant annet.

Det finnes mange andre inflammatoriske responser som påvirker membranpermeabiliteten til forskjellige vev. En av dem er pankreatitt, der semipermeabiliteten i bukspyttkjertelen kanal er påvirket av lidelser. Membranpermeabiliteten til cellene avtar i dette tilfellet. Dette fenomenet kan gjenkjennes for eksempel ved penetrering av røntgenkontrastmedium under diagnostisk avbildning.

Ytterligere lidelser i membranpermeabilitet forekommer i sammenheng med hjerte- og karsykdommer. I de fleste tilfeller fører alle membranpermeabilitetsforstyrrelser til en ubalanse i elektrolyttbalansen.

Bortsett fra de beskrevne sammenhenger, kan forstyrrelser i membranpermeabilitet også ha en arvelig basis. En arvelig mutasjon av membranproteiner kan for eksempel betydelig endre permeabiliteten til en cellemembran, for eksempel ved sykdommer som Myotonia congenita Thomsen.

Ved denne sykdommen svekker kloridkanaler i musklene som har blitt endret av genetisk mutasjon membranpassasjen for kloridioner. Uten passering av disse ionene kan ikke musklene fungere fullt ut.

Til syvende og sist viser alle membranpermeabilitetsforstyrrelser betydelige effekter på hele organismen. Hvis for eksempel en semipermeabel membran plutselig ikke lenger er permeabel for løsemidler, er vannbalansen i cellens rom ikke i balanse. Hvis en semipermeabel membran igjen er for permeabel, endres det spesifikke miljøet i cellekamrene også i dette tilfellet. I begge tilfeller kan den berørte cellen dømmes til å dø fordi det tiltenkte arbeidsmiljøet i rommene er ute av balanse.

Autoimmune sykdommer kan også svekke membrangjennomtrengeligheten. Antifosfolipidsyndromet er for eksempel rettet spesifikt mot biomembran og endrer deres fysiologiske permeabilitet.

Hos planter observeres også noen forstyrrelser i membranpermeabilitet eller semipermeabilitet av membraner assosiert med parasittiske organismer. Enkelte parasitter skiller ut vilde giftstoffer i betydningen marasminer. Disse stoffene forårsaker semi-permeabilitetsforstyrrelser for å forårsake en økning i permeabiliteten i vertscelleens plasma og dermed få uhindret tilgang.