Jonselectivitet

Jonselectivitet är egenskapen hos ett system att föredra passage eller transport av vissa joner framför andra. Den uppträder i biologiska membran, till exempel i jonkanaler och transportörer, liksom i syntetiska membraner och lösningar. Joners storlek, laddning, hydratiseringsenergi och interaktioner med filter eller ligander bestämmer hur lätt de kan passera eller bindas.

Inom jonkanaler byggs selektivitet ofta i ett selektivitetssfiltret. Till exempel i K+-kanaler är filtret uppbyggt av karbonylgrupper som efterliknar hydratiseringsenergin när en K+-jon passerar; detta gör det möjligt för K+ att passera medan Na+-jonen inte passar ordentligt i filtret. Förutom storleksbaserad selektivitet bidrar elektrostatisk profil och specifika interaktioner till kanalens preference för olika joner.

I aktiva transportörer och pumpar, såsom Na+/K+-ATPase, uppnås jonselectivitet genom specifika bindningsplatser och konformationsförändringar som favoriserar vissa joner och utesluter andra. Poriner i bakterier och mitokondrier uppvisar också selektivitet baserad på porernas storlek och de laddade ytsidorna.

Mätning av jonselectivitet används inom fysiologi och bioteknik. Reverspotentialen i elektrofysiologiska experiment, jonflux- och permeabilitetskvoter samt strukturell information från röntgen- eller cryo-EM bidrar till förståelsen. Jonselectivitet är grundläggande för nervsignalering, osmoregulation och olika membranbaserade processer.