Semipermeabiliteit verwijst naar biomembranen die selectief permeabel zijn voor bepaalde stoffen en niet kunnen worden doorgegeven door andere stoffen. Semipermeabiliteit is de basis van osmose en kenmerkt de cellen van alle levende wezens. Storingen in semipermeabiliteit hebben verwoestende gevolgen voor elektrolyt en water evenwicht in cellulaire compartimenten.
Wat is semi-permeabiliteit?
Semipermeabiliteit verwijst naar biomembranen die selectief permeabel zijn voor bepaalde stoffen en niet kunnen worden doorgegeven door andere stoffen. Semipermeabiliteit betekent letterlijk 'semipermeabiliteit'. De term staat voor een eigenschap van fysieke of substantiële interfaces. Halfdoorlaatbare oppervlakken laten bepaalde deeltjes door terwijl andere worden geblokkeerd. In de medische technologie en biologie speelt semipermeabiliteit vooral een rol in de context van membranen. Semipermeabele membranen hebben een selectieve permeabiliteit en laten bepaalde deeltjes in een bepaalde richting door het membraan gaan. De overeenkomstige membranen vertegenwoordigen een scheidingssysteem dat bepaalde stoffen naar de andere kant van het membraan laat passeren zonder specifieke transportsystemen. Membranen omringen cellen waarin een specifiek milieu moet worden gehandhaafd om te overleven. Zonder de semi-permeabiliteit van membranen zou het in stand houden van het specifieke cellulaire milieu ondenkbaar zijn. Verder is in de biologie semipermeabiliteit de basis voor processen zoals osmose, osmoregulatie en turgor.
Functie en taak
De term membraantransport wordt gebruikt om alle stofpassage door biomembranen samen te vatten. Twee fundamenteel verschillende mechanismen karakteriseren het membraantransport: naast vrije permeatie in de zin van diffusie bestaat er specifiek transport. Membranen bestaan uit een lipide dubbellaag, die op zichzelf een barrière vormt tussen de waterige compartimenten van de cel. Op deze manier worden de extraplasmische en cytoplasmatische ruimtes gescheiden. In de compartimenten kunnen verschillende omgevingen heersen. In bepaalde biologische systemen, a celmembraan is doorlatend voor kleinere moleculen dankzij zijn vloeibaarheid. Deze doorlaatbaarheid bestaat bijvoorbeeld in het biologische systeem voor water, die langs het membraan beweegt in de richting van het hogere concentratie volgens de bestaande concentratiegradiënt. Dit principe is een basisbouwsteen van veel organismen en dus ook een basis van het menselijk organisme. Semipermeabele membranen zijn vooral doorlatend voor oplosmiddelen. Opgeloste stoffen worden vaak vastgehouden door het membraan om de cellulaire omgeving achter de scheidingslaag te behouden. Semipermeabele membranen laten dit dus toe moleculen tot een bepaald molecuul massa of grootte om door te gaan, terwijl wordt voorkomen dat die boven de gegeven moleculaire massa of grootte passeren. Ondertussen beschouwen wetenschappers tijdelijke onregelmatigheden in de lipidedubbellagen van membranen als de belangrijkste oorzaak van semipermeabiliteit. Als basis van osmose is semipermeabiliteit een belangrijke bouwsteen van alle levende organismen. De term osmose wordt gebruikt om de gerichte stroom van moleculaire deeltjes door selectief permeabele of semipermeabele membranen te beschrijven. Om een gereguleerd water evenwichtzijn de cellen van alle levende organismen afhankelijk van osmose en dus van semipermeabiliteit. Semipermeabiliteit is ook cruciaal voor osmoregulatie. Dit verwijst naar het vermogen om concentraties van osmotisch actieve stoffen in het metabolisme te reguleren. Dit vermogen dient om osmose te voorkomen spanning en helpt levende organismen ook om bepaalde voordelen te halen uit hun osmotische potentieel. Bovendien vormt semipermeabiliteit de basis van de turgordruk van planten. Deze druk komt overeen met een hydrostatische druk in cellen die fysiologische processen mogelijk maakt, zoals gasuitwisseling of verschillende transportprocessen.
Ziekten en kwalen
Systemische ontstekingsreacties zoals bloedvergiftiging kan effecten op de doorlaatbaarheid vertonen. In deze context is de mediator inhoud histamine is vrijgegeven. Na het vrijkomen neemt onder meer de vasculaire permeabiliteit toe. Er zijn veel andere ontstekingsreacties met effecten op de membraanpermeabiliteit van verschillende weefsels. Een van hen is pancreatitis, waarbij de semipermeabiliteit van het pancreaskanaalsysteem wordt beïnvloed door verstoringen. De membraanpermeabiliteit van de cellen neemt in dit geval af. Dit fenomeen is bijvoorbeeld te herkennen aan het passeren van Röntgenstraal contrastmiddel in de context van diagnostische beeldvorming. Andere aandoeningen van de membraanpermeabiliteit komen voor in de context van hart- en vaatziekten. Alle stoornissen van de membraanpermeabiliteit leiden in de meeste gevallen tot een onbalans in de elektrolyt evenwicht Afgezien van de beschreven correlaties, kunnen stoornissen in de membraanpermeabiliteit ook een erfelijke basis hebben. Bijvoorbeeld een erfelijke mutatie van membraan eiwitten kan de doorlaatbaarheid van een celmembraan, ook bij ziekten zoals myotonia congenita Thomsen. Bij deze ziekte chloride kanalen in spieren die door genetische mutatie zijn veranderd, belemmeren de membraanpassage voor chloride-ionen. Zonder de doorgang van deze ionen kunnen spieren niet optimaal functioneren. Uiteindelijk vertonen alle stoornissen van de membraanpermeabiliteit significante effecten op het hele organisme. Als een semipermeabel membraan bijvoorbeeld plotseling niet meer doorlaatbaar is voor oplosmiddelen, raakt de waterbalans in de compartimenten van de cel uit balans. Als een semipermeabel membraan op zijn beurt weer te permeabel is, verandert ook hier het specifieke milieu van de celcompartimenten. In beide gevallen kan de aangetaste cel gedoemd zijn te sterven omdat de beoogde werkomgeving van zijn compartimenten uit balans raakt. auto-immuunziekten kan ook de permeabiliteit van het membraan beïnvloeden. Antifosfolipidensyndroom richt zich bijvoorbeeld specifiek op biomembranen en verandert hun fysiologische permeabiliteit. In planten worden ook enkele stoornissen van de membraanpermeabiliteit of semipermeabiliteit waargenomen die verband houden met parasitaire organismen. Bepaalde parasieten scheiden verwelkingsgifstoffen af in de zin van marasmines. Deze stoffen voorwaarde semipermeabiliteitsstoornissen om een toename van de permeabiliteit in het plasma van de gastheercel te veroorzaken om ongehinderde toegang te krijgen.
