חדירות-חדירות מתייחסת לביוממברנות חדירות סלקטיביות לחומרים מסוימים ואינן ניתנות להעברה על ידי חומרים אחרים. יכולת למחצה היא בסיס לאוסמוזה ומאפיינת את התאים של כל היצורים החיים. להפרעות בתפקוד למחצה השלכות הרסניות על אלקטרוליטים ו מַיִם לאזן בתאים סלולריים.
מהי יכולת למחצה?
יכולת למחצה מתייחסת לביוממברנות חדירות סלקטיביות לחומרים מסוימים ואינן ניתנות להעברה על ידי חומרים אחרים. פירוש למחצה פשוטו כמשמעו הוא "יכולת למחצה". המונח מייצג תכונה של ממשקים פיזיים או מהותיים. משטחים הניתנים למחצה מאפשרים מעבר של חלקיקים מסוימים תוך שהם חוסמים מעבר של אחרים. בתחום הטכנולוגיה הרפואית והביולוגיה, יכולת למחצה משחקת תפקיד בעיקר בהקשר של ממברנות. ממברנות שקופות למחצה בעלות חדירות סלקטיבית ומאפשרות לחלקיקים מסוימים לעבור דרך הממברנה בכיוון מסוים. הממברנות המקבילות מייצגות מערכת הפרדה המאפשרת לחומרים מסוימים לעבור לצד השני של הקרום ללא מערכות תחבורה ספציפיות. ממברנות מקיפות תאים שבהם יש לקיים סביבה ספציפית לשם הישרדות. ללא יכולת חצי-חדירה של ממברנות, תחשוב על סביבת הסלולר הספציפית לא יעלה על הדעת. יתר על כן, בביולוגיה, יכולת למחצה היא הבסיס לתהליכים כמו אוסמוזה, ויסות אוסמורג וטורגור.
פונקציה ומשימה
המונח הובלת קרום משמש לסיכום כל מעבר החומרים דרך ביוממברנות. שני מנגנונים שונים במהותם מאפיינים את הובלת הממברנה: בנוסף לחדירה חופשית במובן הדיפוזיה, קיימת תחבורה ספציפית. הממברנות מורכבות משכבה דו-שכבתית, שמייצגת בפני עצמה מחסום בין התאים המימיים של התא. המרחבים האקסטרא-פלזמיים והציטופלזמיים מופרדים בדרך זו. סביבות שונות עשויות לשרור בתאים. במערכות ביולוגיות מסוימות, א קרום תא הוא חדיר לקטן יותר מולקולות בזכות נזילותו. חדירות זו קיימת במערכת הביולוגית, למשל מַיִם, שנע לאורך הממברנה לכיוון הגבוה יותר ריכוז על פי שיפוע הריכוז הקיים. עיקרון זה הוא אבן בניין בסיסית של אורגניזמים רבים וכך גם בסיס של האורגניזם האנושי. ממברנות חדירות למחצה חדירות במיוחד לממיסים. מומסים נשמרים לעיתים קרובות על ידי הקרום על מנת לשמור על הסביבה התאית שמאחורי שכבת ההפרדה. לפיכך, ממברנות חדירות למחצה מאפשרות מולקולות עד מולקולרית נתונה מסה או גודל לעבור, ואילו אלה שמעל המסה או הגודל המולקולרי הנתון מונעים מעבר. בינתיים, מדענים רואים באי-סדירות חולפת בתוך שכבות השומנים בשומנים את הגורם העיקרי לחשיפה למחצה. כבסיס לאוסמוזה, יכולת למחצה היא אבן בניין חשובה של כל האורגניזמים החיים. המונח אוסמוזה משמש לתיאור הזרימה המכוונת של חלקיקים מולקולריים דרך ממברנות חדירות או חדירות למחצה. על מנת להשיג מוסדר מַיִם לאזן, התאים של כל האורגניזמים החיים תלויים באוסמוזה ובכך חד-חדירות. יכולת חשיפה למחצה היא קריטית גם לוויסות אוסמו. הכוונה היא ליכולת לווסת ריכוזים של חומרים פעילים אוסמוטית בחילוף החומרים. יכולת זו משמשת למניעת אוסמוטי לחץ ומסייע גם לאורגניזמים חיים להפיק תועלת מסוימת מהפוטנציאל האוסמוטי שלהם. בנוסף, יכולת חדירתיות מהווה בסיס ללחץ הטורגור של הצמחים. לחץ זה תואם לחץ הידרוסטטי בתאים המאפשר תהליכים פיזיולוגיים כמו החלפת גז או תהליכי הובלה שונים.
מחלות ומחלות
תגובות דלקתיות מערכתיות כגון אֶלַח הַדָם יכול להראות השפעות על חדירות. בהקשר זה, חומר המתווך היסטמין משוחרר. לאחר השחרור, חדירות כלי הדם עולה, בין היתר. תגובות דלקתיות רבות אחרות קיימות עם השפעות על חדירות הממברנה של רקמות שונות. אחד מהם הוא דלקת הלבלב, בהן חדירות הזרע של מערכת צינורות הלבלב מושפעת מהפרעות. חדירות הממברנה של התאים פוחתת במקרה זה. ניתן לזהות תופעה זו, למשל, על ידי מעבר של קרני רנטגן מדיום ניגוד בהקשר של דימות אבחוני. הפרעות אחרות של חדירות קרום מתרחשות בהקשר למחלות לב וכלי דם. כל הפרעות החדירות של הממברנה גוררות ברוב המקרים חוסר איזון באלקטרוליט לאזן. מלבד המתאמים המתוארים, הפרעות חדירות קרום עשויות להיות גם בסיס תורשתי. לדוגמא, מוטציה תורשתית של קרום חלבונים יכול לשנות באופן משמעותי את החדירות של א קרום תא, כולל במחלות כגון מיוטוניה קונגניטה תומסן. במחלה זו, כלוריד תעלות בתוך השרירים ששונו על ידי מוטציה גנטית פוגעות במעבר הממברנה ליוני כלוריד. ללא מעבר יונים אלה, השרירים אינם יכולים לתפקד במלוא הפוטנציאל שלהם. בסופו של דבר, כל הפרעות החדירות של הממברנה מראות השפעות משמעותיות על האורגניזם כולו. לדוגמא, אם קרום חדיר למחצה פתאום כבר אינו חדיר לממיסים, מאזן המים בתאי התא הופך לא מאוזן. אם קרום חדיר למחצה הוא בתורו חדיר מדי, גם הסביבה הספציפית של תאי התא משתנה במקרה זה. בשני המקרים התא המושפע עשוי להיות נידון למות כאשר סביבת העבודה המיועדת לתאיו הופכת לא מאוזנת. מחלות אוטואימוניות יכול להשפיע גם על חדירות הממברנה. תסמונת אנטיפוספוליפידים, למשל, מכוונת באופן ספציפי לביו-ממברנות ומשנה את החדירות הפיזיולוגית שלהם. בצמחים נצפות גם הפרעות מסוימות של חדירות קרום או חדירות-חדירות הקשורות לאורגניזמים טפיליים. טפילים מסוימים מפרישים רעלים נבולים במובן של מרסמינים. חומרים אלה מצב הפרעות חד-חדירות כדי לגרום לעלייה בחדירות בפלזמה של התא המארח כדי לקבל גישה ללא הפרעה.
