Polopropustnost se týká biomembrány, která je selektivně propustná pro určité látky a nemůže ji projít jiné látky. Polopropustnost je základem osmózy a charakterizuje buňky všech živých věcí. Poruchy semipermeability mají devastující důsledky pro rovnováhu elektrolytů a vody v kompartmentech buněk.
Co je polopropustnost?
Semipermeabilita doslova znamená „poloprůpustnost“. Tento termín označuje vlastnost fyzických nebo podstatných rozhraní. Semipermeabilní povrchy umožňují průchod určitých částic, zatímco brání jiným průchodům.
V lékařské technologii a biologii hraje semipermeabilita roli zejména v souvislosti s membránami. Semipermeabilní membrány mají selektivní propustnost a umožňují určitým částicím procházet membránou v určitém směru. Odpovídající membrány představují separační systém, který umožňuje určitým látkám procházet na druhou stranu membrány bez specifických transportních systémů.
Membrány obklopují buňky, ve kterých musí být pro přežití zachováno specifické prostředí. Bez semipermeability membrán by bylo udržení specifického buněčného prostředí nemyslitelné. V biologii je semipermeabilita také základem pro procesy, jako je osmóza, osmoregulace a turgor.
Funkce a úkol
Termín membránový transport shrnuje všechny penetrace materiálu biomembránem. Membránový transport je charakterizován dvěma zásadně odlišnými mechanismy: kromě volného prostupu ve smyslu difúze existuje také specifický transport.
Membrána se skládá z lipidové dvojvrstvy, která sama o sobě představuje bariéru mezi vodnatými oddíly buňky. Extraplasmatický a cytoplazmatický prostor jsou tímto způsobem od sebe odděleny. V prostorech může převládat odlišné prostředí. V některých biologických systémech je buněčná membrána díky své tekutosti propustná pro menší molekuly. Tato propustnost existuje v biologickém systému, například pro vodu, která se pohybuje podél membrány v souladu se stávajícím koncentračním gradientem ve směru vyšší koncentrace.
Tento princip je základním stavebním kamenem mnoha organismů, a tedy i základem lidského organismu. Semipermeabilní membrány jsou primárně propustné pro rozpouštědla. Rozpuštěné látky jsou membránou často zadržovány, aby bylo možné udržovat buněčné prostředí za separační vrstvou. To znamená, že semipermeabilní membrány umožňují průchod molekul až do určité molární hmotnosti nebo velikosti, zatímco molekulám nad danou molární hmotou nebo velikostí se zabrání průchod.
Věda nyní považuje dočasné nepravidelnosti v lipidových dvojvrstvách membrán za primární příčinu semipermeability. Jako základ osmózy je semipermeabilita důležitou součástí všech živých organismů. Termín osmóza popisuje směrovaný tok molekulárních částic selektivně propustnými nebo polopropustnými membránami. Aby se dosáhlo regulované rovnováhy vody, buňky všech živých věcí jsou závislé na osmóze a tedy polopropustnosti.
Semipermeabilita je také zásadní pro osmoregulaci. To znamená schopnost regulovat koncentrace osmoticky aktivních látek v metabolismu. Tato schopnost slouží k zamezení osmotického stresu a také pomáhá živým bytostem využít jejich osmotického potenciálu.
Polopropustnost navíc tvoří základ turgorového tlaku rostlin. Tento tlak odpovídá hydrostatickému tlaku v buňkách, který umožňuje fyziologické procesy, jako je výměna plynu nebo různé transportní procesy.
Nemoci a nemoci
Systémová zánětlivá reakce, jako je sepse, může ovlivnit propustnost. V této souvislosti se uvolňuje zprostředkující látka histamin. Po uvolnění se mimo jiné zvyšuje propustnost cév.
Existuje mnoho dalších zánětlivých reakcí, které ovlivňují membránovou propustnost různých tkání. Jednou z nich je pankreatitida, u níž je porucha ovlivněna semipermeabilita systému pankreatu. Membránová propustnost buněk se v tomto případě snižuje. Tento jev lze rozeznat například penetrací rentgenového kontrastního média během diagnostického zobrazování.
Další poruchy membránové permeability se vyskytují v souvislosti s kardiovaskulárními chorobami. Ve většině případů vedou všechny poruchy membránové permeability k nerovnováze v rovnováze elektrolytů.
Kromě popsaných kontextů mohou mít poruchy membránové permeability také dědičný základ. Dědičná mutace membránových proteinů může například významně změnit permeabilitu buněčné membrány, například u chorob, jako je Myotonia congenita Thomsen.
Při této nemoci chloridové kanály ve svalech, které byly změněny genetickou mutací, narušují membránový průchod chloridových iontů. Bez průchodu těchto iontů nemohou svaly pracovat na svůj plný potenciál.
Nakonec všechny poruchy membránové permeability vykazují významné účinky na celý organismus. Pokud například semipermeabilní membrána náhle přestane propouštět rozpouštědla, je vodní bilance v kompartmentech buněk mimo rovnováhu. Pokud je semipermeabilní membrána opět příliš propustná, změní se v tomto případě také specifické prostředí buněčných kompartmentů. V obou případech může být postižená buňka odsouzena k zániku, protože zamýšlené pracovní prostředí jejích oddílů je mimo rovnováhu.
Autoimunitní onemocnění mohou také zhoršovat permeabilitu membrány. Například antifosfolipidový syndrom je zaměřen specificky proti biomembránu a mění jejich fyziologickou permeabilitu.
U rostlin jsou také pozorovány některé poruchy membránové permeability nebo semipermeability membrán spojených s parazitickými organismy. Někteří paraziti vylučují toxiny vousů ve smyslu marasminů. Tyto látky způsobují poruchy poloprůpustnosti, aby způsobily zvýšení propustnosti v plazmě hostitelské buňky, a tím získaly neomezený přístup.
