Buněčná aktivita je základem všeho života. Dokonce i největší a nejsložitější organismy na Zemi se spoléhají na biologické procesy prováděné biliony mikroskopických buněk. Jednotlivé buňky plní své biologické funkce transportem různých materiálů do a ze svých mnohobuněčných hostitelů. Některé látky, které nemohou snadno projít buněčnou membránou, používají fascinující transportní metodu zvanou usnadněná difúze.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Některé velké, polární, elektricky nabité nebo v lipidech nerozpustné molekuly vyžadují asistenci při difúzi přes plazmatickou membránu. Usnadněná difúze pomocí nosných proteinů nebo iontových kanálů umožňuje těmto důležitým molekulám (jako je glukóza) procházet přes membránu.
Kůže buňky
Tenká vrstva zvaná plazmatická membrána obklopuje buňky a udržuje integritu buňky tím, že obsahuje buněčnou tekutinu nebo cytoplazmu a speciální struktury zvané organely. Plazmatická membrána také reguluje látky, které vstupují nebo opouštějí vnitřek buňky. Buňky mají různé metody pro pohyb molekul buněčnou membránou a tyto metody spadají do dvou obecných kategorií: pasivní transport a aktivní transport. Buňka musí vynaložit energii k dosažení aktivního transportu, zatímco pasivní transport nevyžaduje buněčnou energii. Příkladem pasivního transportu je usnadněná difúze.
Molekuly proudí od nejvyšší k nejnižší
Difúze je proces, při kterém molekuly přirozeně proudí z oblastí s vysokou koncentrací do oblastí s nízkou koncentrací. Některé molekuly však nemohou volně vstupovat nebo vystupovat z buňky pod vlivem koncentračního gradientu, protože tomu tak není kompatibilní s plazmatickou membránou buňky, která je méně propustná pro molekuly, které jsou velké, polární, elektricky nabité nebo lipid nerozpustný. Díky usnadněné difúzi může buňka „pomoci“ některým z těchto molekul projít plazmatickou membránou jejich vazbou na speciální nosné proteiny nebo otevřením kanálů mezi buňkou a okolím životní prostředí.
Usnadnění glukózy
Glukóza je molekula cukru, která slouží jako základní zdroj energie pro mnoho buněk. Mimo buňku krevní oběh neustále dodává glukózu, zatímco uvnitř buňky buněčný metabolismus glukózu neustále spotřebovává. Výsledkem je, že koncentrace glukózy mimo buňku zůstává vyšší než koncentrace uvnitř buňky, ale molekula glukózy je příliš velká na to, aby bez pomoci prošla plazmatickou membránou. Buňka tedy poskytuje glukózově specifické nosné proteiny, které se vážou na molekuly glukózy a umožňují jim vstup do buňky.
Ionové kanály
Usnadněná difúze přes nosné proteiny je běžná pro řadu větších molekul, které nemohou snadno projít plazmatickou membránou. Mezi příklady patří fruktóza a galaktóza, což jsou monosacharidy, jako je glukóza; aminokyseliny, stavební kameny bílkovin; a nukleosidy, které jsou nezbytné pro syntézu DNA a RNA. Jiný typ usnadněné difúze zahrnuje kanálové proteiny, které se neváží na molekuly ale spíše otevřete kanál, který umožňuje rychlý transport menších molekul a iontů, například:
- sodík
- draslík
- vápník
- chlór