Η επιλεκτική διαπερατότητα σημαίνει ότι μια μεμβράνη επιτρέπει τη διέλευση κάποιων μόρια ή ιόντων και αναστέλλει τη διέλευση των άλλων. Η ικανότητα να φιλτράρεται η μοριακή μεταφορά με αυτό τον τρόπο ονομάζεται εκλεκτική διαπερατότητα.
Επιλεκτική διαπερατότητα έναντι ημιπερατότητας
Και οι δύο ημιδιαπερατές μεμβράνες και επιλεκτικά διαπερατές μεμβράνες ρυθμίζουν τη μεταφορά υλικών έτσι ώστε να περάσουν μερικά σωματίδια ενώ άλλα δεν μπορούν να διασχίσουν. Ορισμένα κείμενα χρησιμοποιούν "επιλεκτικά διαπερατά" και "ημιδιαπερατά" εναλλακτικά, αλλά δεν σημαίνουν ακριβώς το ίδιο πράγμα. Μια ημιπερατή μεμβράνη είναι σαν ένα φίλτρο που επιτρέπει στα σωματίδια να περάσουν ή όχι σύμφωνα με το μέγεθος, τη διαλυτότητα, το ηλεκτρικό φορτίο ή άλλη χημική ή φυσική ιδιότητα. Οι διεργασίες παθητικής μεταφοράς ώσμωση και διάχυση επιτρέπουν μεταφορά σε ημιδιαπερατές μεμβράνες. Μία επιλεκτικά διαπερατή μεμβράνη επιλέγει ποια μόρια επιτρέπεται να περάσουν με βάση συγκεκριμένα κριτήρια (π.χ., μοριακή γεωμετρία). Αυτό διευκολυνθεί ή ενεργητική μεταφορά μπορεί να απαιτήσει ενέργεια.
Η ημιπερατότητα μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε φυσικά όσο και σε συνθετικά υλικά. Εκτός από τις μεμβράνες, οι ίνες μπορούν επίσης να είναι ημιδιαπερατές. Ενώ η επιλεκτική διαπερατότητα γενικά αναφέρεται σε πολυμερή, άλλα υλικά μπορούν να θεωρηθούν ότι είναι ημιδιαπερατά. Για παράδειγμα, μια οθόνη παραθύρου είναι ένα ημιπερατό φράγμα που επιτρέπει τη ροή του αέρα αλλά περιορίζει τη διέλευση των εντόμων.
Παράδειγμα επιλεκτικής διαπερατής μεμβράνης
ο λιπίδιο διπλής όψης την κυτταρική μεμβράνη είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα μεμβράνης που είναι τόσο ημιδιαπερατό όσο και επιλεκτικά διαπερατό.
Τα φωσφολιπίδια στη διπλή στρώση είναι διατεταγμένα έτσι ώστε οι υδρόφιλες φωσφορικές κεφαλές κάθε μορίου να βρίσκονται στην επιφάνεια, εκτεθειμένες στο υδατικό ή υδαρές περιβάλλον μέσα και έξω από τα κύτταρα. ο υδροφόβος ουρές λιπαρών οξέων είναι κρυμμένες μέσα στη μεμβράνη. Η διάταξη φωσφολιπιδίου καθιστά τη διπλή στιβάδα ημιπερατή. Επιτρέπει τη διέλευση μικρών, αφόρτιστων διαλυμένων ουσιών. Τα μικρά λιποδιαλυτά μόρια μπορούν να περάσουν από τον υδρόφιλο πυρήνα της στρώσης, όπως ορμόνες και λιποδιαλυτές βιταμίνες. Το νερό διέρχεται μέσω της ημιπερατής μεμβράνης μέσω όσμωσης. Μόρια οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα περνούν μέσω της μεμβράνης μέσω διάχυσης.
Ωστόσο, τα πολικά μόρια δεν μπορούν εύκολα να περάσουν από τη λιπιδική διπλοστοιβάδα. Μπορούν να φθάσουν στην υδρόφοβη επιφάνεια, αλλά δεν μπορούν να περάσουν από το λιπιδικό στρώμα στην άλλη πλευρά της μεμβράνης. Τα μικρά ιόντα αντιμετωπίζουν παρόμοιο πρόβλημα λόγω του ηλεκτρικού τους φορτίου. Στο σημείο αυτό αρχίζει η επιλεκτική διαπερατότητα. Οι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες σχηματίζουν διαύλους που επιτρέπουν τη διέλευση ιόντων νατρίου, ασβεστίου, καλίου και χλωρίου. Τα πολικά μόρια μπορούν να προσδεθούν στις επιφανειακές πρωτεΐνες, προκαλώντας μια αλλαγή στη διαμόρφωση της επιφάνειας και την εξασφάλιση της διέλευσής τους. Οι πρωτεΐνες μεταφοράς μεταφέρουν μόρια και ιόντα μέσω διευκόλυνσης της διάχυσης, η οποία δεν απαιτεί ενέργεια.
Μεγάλα μόρια γενικά δεν διασχίζουν τη διπλή στιβάδα λιπιδίων. Υπάρχουν ειδικές εξαιρέσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ενσωματωμένες πρωτεΐνες μεμβράνης επιτρέπουν τη διέλευση. Σε άλλες περιπτώσεις απαιτείται ενεργή μεταφορά. Εδώ, η ενέργεια παρέχεται με τη μορφή τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) για φυσαλιδώδη μεταφορά. Ένα κυστίδιο λιπιδικής διπλοστοιβάδας σχηματίζεται γύρω από το μεγάλο σωματίδιο και ασφαλίζει με τη μεμβράνη του πλάσματος είτε για να επιτρέψει το μόριο να εισέλθει ή να βγει από ένα κύτταρο. Σε εξωκυττάρωση, τα περιεχόμενα της κυψελίδας ανοικτά προς το εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης. Στην ενδοκύτωση, ένα μεγάλο σωματίδιο εισάγεται στο κύτταρο.
Εκτός από την κυτταρική μεμβράνη, ένα άλλο παράδειγμα μιας επιλεκτικά διαπερατής μεμβράνης είναι η εσωτερική μεμβράνη ενός αυγού.