Puoliläpäisevyys

Puoliläpäisevyys viittaa biomembraaniin, joka on selektiivisesti läpäisevä tietyille aineille ja jota muut aineet eivät pääse läpi. Puoliläpäisevyys on osmoosin perusta ja luonnehtii kaikkien elävien olentojen soluja. Puoliläpäisevyyden häiriöillä on tuhoisia vaikutuksia elektrolyytti- ja vesitasapainoon kennoosastoissa.

Mikä on puoliläpäisevyys?

Puoliläpäisevyys tarkoittaa kirjaimellisesti "puoliläpäisevyyttä". Termi tarkoittaa fyysisten tai olennaisten rajapintojen ominaisuutta. Puoliläpäisevät pinnat antavat tiettyjen hiukkasten kulkea, estäen samalla muiden kulkeutumisen.

Lääketieteellisessä tekniikassa ja biologiassa puoliläpäisevyydellä on merkitystä etenkin kalvojen yhteydessä. Puoliläpäisevillä kalvoilla on selektiivinen läpäisevyys ja ne sallivat tiettyjen hiukkasten kulkea kalvon läpi tiettyyn suuntaan. Vastaavat kalvot edustavat erotusjärjestelmää, joka antaa tiettyjen aineiden kulkea kalvon toiselle puolelle ilman erityisiä kuljetusjärjestelmiä.

Kalvot ympäröivät soluja, joissa tietty miljöö on ylläpidettävä selviytymisen vuoksi. Ilman kalvojen puoliläpäisevyyttä spesifisen soluympäristön ylläpitäminen olisi mahdotonta. Biologiassa puoliläpäisevyys on myös perusta prosesseille, kuten osmoosi, osmoregulaatio ja turgor.

Toiminto ja tehtävä

Termi membraanikuljetus tiivistää kaikki materiaalin tunkeutumiset biomembraanin läpi. Kalvojen kuljettamiselle on tunnusomaista kaksi täysin erilaista mekanismia: diffuusion merkityksessä olevan vapaan läpäisyn lisäksi on olemassa myös erityinen kuljetus.

Kalvo koostuu lipidikaksoiskerroksesta, joka itsessään edustaa estettä solun vetisten osastojen välillä. Extraplasminen ja sytoplasminen tila erotetaan toisistaan ​​tällä tavalla. Osastoissa voi vallita erilaisia ​​miljööjä. Tietyissä biologisissa järjestelmissä solukalvo on läpäisevä pienemmille molekyyleille sen juoksevuuden ansiosta. Tämä läpäisevyys esiintyy esimerkiksi biologisessa järjestelmässä vedelle, joka liikkuu kalvoa pitkin olemassa olevan pitoisuusgradientin mukaisesti korkeamman pitoisuuden suuntaan.

Tämä periaate on monien organismien perusrakenne ja siten myös ihmisen organismin perusta. Puoliläpäisevät kalvot ovat pääasiassa liuottimien läpäiseviä. Kalvo pidättää usein liuenneet aineet soluympäristön ylläpitämiseksi erotuskerroksen takana. Puoliläpäisevät membraanit sallivat tiettyyn molekyylipainoon tai kokoon saakka kulkevien molekyylien kulkea, kun taas tietyn molekyylipainon tai koon yläpuolella olevien molekyylien pääsy estetään.

Tiede pitää nyt väliaikaisia ​​epäsäännöllisyyksiä kalvojen lipidikerroksissa ensisijaisena syynä puoliläpäisevyyteen. Osmoosin perustana puoliläpäisevyys on tärkeä osa kaikkia eläviä organismeja. Termi osmoosi kuvaa molekyylihiukkasten suunnattua virtausta selektiivisesti läpäisevien tai puoliläpäisevien kalvojen läpi. Säännellyn vesitasapainon saavuttamiseksi kaikkien elävien olentojen solut ovat riippuvaisia ​​osmoosista ja siten puoliläpäisevyydestä.

Puoliläpäisevyys on myös välttämätöntä osmoregulaatiolle. Tämä tarkoittaa kykyä säätää osmoottisesti aktiivisten aineiden pitoisuuksia aineenvaihdunnassa. Tämä kyky auttaa välttämään osmoottista stressiä ja auttaa eläviä asioita hyödyntämään osmoottista potentiaaliaan.

Lisäksi puoliläpäisevyys muodostaa perustan kasvien turgooripaineelle. Tämä paine vastaa solujen hydrostaattista painetta, joka mahdollistaa fysiologiset prosessit, kuten kaasunvaihto tai erilaiset kuljetusprosessit.

Sairaudet ja vaivat

Systeemiset tulehdukselliset vasteet, kuten sepsis, voivat vaikuttaa läpäisevyyteen. Tässä yhteydessä välittäjäaine histamiini vapautuu. Vapautuksen jälkeen suonien läpäisevyys kasvaa muun muassa.

On olemassa monia muita tulehduksellisia vasteita, jotka vaikuttavat eri kudosten membraanin läpäisevyyteen. Yksi niistä on haimatulehdus, jossa häiriöt vaikuttavat haiman kanavajärjestelmän puoliläpäisevyyteen. Solujen membraanin läpäisevyys heikkenee tässä tapauksessa. Tämä ilmiö voidaan tunnistaa esimerkiksi röntgenvarjoaineiden tunkeutumisesta diagnostisen kuvantamisen aikana.

Muita membraanin läpäisevyyshäiriöitä esiintyy sydän- ja verisuonisairauksien yhteydessä. Useimmissa tapauksissa kaikki kalvon läpäisevyyshäiriöt johtavat epätasapainoon elektrolyyttitasapainossa.

Kuvattujen konteksttien lisäksi kalvonläpäisevyyshäiriöillä voi olla myös perinnöllinen perusta. Kalvoproteiinien perinnöllinen mutaatio voi esimerkiksi muuttaa merkittävästi solukalvon läpäisevyyttä, esimerkiksi sairauksissa, kuten Myotonia congenita Thomsen.

Tässä taudissa lihasten kloridikanavat, joita geneettinen mutaatio on muuttanut, heikentävät kloridi-ionien kalvon kulkua. Ilman näiden ionien kulkua lihakset eivät pysty toimimaan täysimääräisesti.

Viime kädessä kaikilla kalvon läpäisevyyshäiriöillä on merkittäviä vaikutuksia koko organismiin. Jos esimerkiksi puoliläpäisevä kalvo ei yhtäkkiä enää ole liuottimien läpäisevää, solutilojen vesitasapaino on epätasapainossa. Jos puoliläpäisevä kalvo on jälleen liian läpäisevä, solukoteloiden ominaistyyli muuttuu myös tässä tapauksessa. Molemmissa tapauksissa sairastunut solu voi olla tuomittu kuolemaan, koska sen osastojen aiottu työympäristö on epätasapainossa.

Autoimmuunisairaudet voivat myös heikentää kalvon läpäisevyyttä. Esimerkiksi antifosfolipidioireyhtymä on suunnattu erityisesti biomembraania vastaan ​​ja muuttaa niiden fysiologista läpäisevyyttä.

Kasveissa havaitaan myös joitain loisten eliöihin liittyvien kalvojen läpäisevyyden tai puoliläpäisevyyden häiriöitä. Tietyt loiset erittävät kuihtuneita toksiineja marasmiinien merkityksessä. Nämä aineet aiheuttavat puoliläpäisevyyshäiriöitä, jotta saadaan aikaan isäntäsolun plasman läpäisevyyden lisääntyminen ja siten pääsy esteettömästi.