Facilitated Diffusion: Definition, Example & Factors

Při provádění funkcí, jako je růst, dělení a syntéza, buňky používají a produkují látky, které musí být schopné procházet buněčnými a organelárními membránami.

Semipermeabilní buněčné membrány umožňují některým molekulám cestovat napříč a koncentrační gradient ze strany s vysokou koncentrací membrány na stranu s nízkou koncentrací jednoduchou difúzí.

Usnadněná difúze umožňuje selektivní křížení dalších důležitých molekul tím, že využívá proteiny vložené do buněčné membrány, aby umožnily křížení určitých látek.

The membránové proteiny usnadněné difúze buď tvoří otvory v membráně a kontrolují, co může projít, nebo aktivně přenášejí specifické molekuly přes membránu. Tento proces je obzvláště důležitý pro řízení toku iontů, protože mnoho funkcí buněk závisí na přítomnosti určitých iontů, aby mohla probíhat chemická reakce.

Kromě iontů mohou nosné proteiny také usnadňovat průchod velkých molekul, jako je glukóza.

Látky, které buňka produkuje nebo které potřebuje, mohou být transportovány přes buněčné a organelární membrány několika způsoby.

V jednoduchý difúzní typ pasivního transportu, difúze probíhá přes semipermeabilní membránu ze strany s vyšší koncentrací transportované látky na stranu s nízkou koncentrací. Látka prochází membránou dolů po koncentračním gradientu, ale některé molekuly jsou blokovány.

Pokud blokované molekuly musí procházet membránou, protože jsou potřebné na druhé straně, může usnadněná difúze transportovat specifické molekuly.

Metoda difúze funguje přes proteiny zalité v membráně, ale stále se opírá o koncentrační gradient, který pohání molekulární pohyb přes membránu. Nevyžaduje energii, ale proteiny mohou být selektivní podle toho, které molekuly transportují.

Někdy musí být molekuly transportovány přes membrány ze strany s nízkou koncentrací na stranu, která má vysokou koncentraci. To je v rozporu s koncentračním gradientem a vyžaduje to energii.

Buňky, které provádějí aktivní transport vyrobili energii a uložili ji do adenosintrifosfát (ATP) molekuly.

Aktivní transport je založen na proteinech podobných těm, které se používají pro usnadnění difúze, ale využívají energii z ATP k přenosu molekul přes membránu proti koncentračnímu gradientu.

Po vytvoření vazby s molekulou, která má být transportována, používají a fosfátová skupina z ATP změnit tvar a uložit molekulu na druhou stranu membrány.

Buněčné membrány může umožnit průchod mnoha malých molekul, ale nabité ionty a větší molekuly jsou obecně blokovány. Facilitovaná difúze je metoda, pomocí které mohou takové látky vstupovat do buněk a opouštět je. Nosné proteiny zabudované v membráně mohou usnadnit průchod iontů dvěma způsoby.

Některé proteiny jsou uspořádány kolem centrálního průchodu a vytvářejí otvor v plazmatické membráně buňky a otevírají cestu skrz mastné kyseliny vnitřku membrány. Přes tyto otvory mohou projít specifické ionty, ale nosné proteiny jsou navrženy tak, aby propustily pouze jeden druh iontů.

Jiné proteiny netvoří otvory, ale transportují velké molekuly přes buněčné membrány. Přenos je stále poháněn koncentračním gradientem, ale nosné proteiny se aktivně spojují s látkou, kterou transportují.

Část proteinu, která je mimo buněčnou membránu v extracelulárním prostoru, se váže na molekulu látky, která má být transportována, a poté ji uvolňuje do buněčného nitra.

Normálně hydrofobní nepolární mastné kyseliny membrán blokují průchod nabitých polárních molekul, jako jsou ionty sodíku. Nosné proteiny, které poskytují otvory pro takové ionty, přitahují ionty a usnadňují jejich průchod iontovými kanály.

Mohou být navrženy pro propouštění pouze sodíkových iontů, ale nikoli jiných, jako jsou draselné ionty. Otvory nosného proteinu mohou také řídit tok iontů a vypínat se, když buňka nepotřebuje více iontů.

Pro transport molekul glukózy, které jsou obvykle příliš velké na to, aby prošly membránou, transportní proteiny glukózy mít místo, kde se mohou vázat na molekuly glukózy. Přichytávají se a usnadňují transport glukózy přes buněčnou membránu. Umístění nosného proteinu se stává propustnou mezerou v membráně, která neumožňuje molekule glukózy přejít jinam.

Buňky v mnohobuněčných organismech musí koordinovat své činnosti, například kdy růst a kdy se rozdělit. Buňky dosahují této koordinace signalizací toho, jaké činnosti se zabývají a co je potřeba, uvolněním signalizačních chemikálií. Usnadněná difúze pomáhá se signalizací buněk.

Signály mohou být lokální nebo na velkou vzdálenost a ovlivňovat buňky v bezprostředním sousedství nebo buňky v jiných orgánech a tkáních. V každém případě signální molekuly cestují mezi buňkami a musí buď vstoupit do cílových buněk, nebo se připojit k jejich membráně, aby doručily svůj signál.

Facilitované difúzní proteiny mohou těmto signálním molekulám umožnit vstup do buněk podle potřeby a uzavření komunikační smyčky.

Protože usnadněná difúze je a pasivní transportní mechanismus, je řízen faktory v bezprostředním prostředí, kde k přepravě dochází.

Existují čtyři takové faktory:

• Koncentrace: Usnadněná difúze závisí na potenciální energii představované koncentračním gradientem. Větší rozdíl mezi stranami s vysokou a nízkou koncentrací znamená vyšší gradient a rychlejší difúzi.
• Kapacita nosného proteinu: Rychlost vazby mezi látkou, která má být přenesena, a proteinem a rychlost přenosu ovlivňuje rychlost difúze.
• Počet míst s proteinovými nosiči: Více webů znamená vyšší difuzní kapacitu a rychlejší difúzi.
• Teplota: Chemické reakce jsou závislé na teplotě a vyšší teplota znamená rychlejší postup reakce a rychlejší difúzi.

Zatímco buňky mohou řídit počet míst nosných proteinů, kapacita nosného proteinu je pevná a buňka má omezenou schopnost řídit teplotu procesu a koncentraci látky mimo buňka. Schopnost uzavřít aktivitu místa nosného proteinu se stává důležitou pro řízení buněčných procesů.

Jednoduchá difúze se stará o buněčné potřeby, pokud jde o malé nepolární molekuly, ale jiné důležité látky nemohou snadno projít membránami. Polární molekuly a větší molekuly nemohou difundovat přes semipermeabilní plazmatické membrány buněk a organel, protože vnitřní vrstva lipidů a mastných kyselin je blokuje.

Usnadněná difúze umožňuje látkám s polárními nebo velkými molekulami kontrolovaným způsobem vstupovat a vystupovat z buněk.

Glukóza a aminokyselinyjsou například velké molekuly, které hrají klíčovou roli ve funkcích buněk. Glukóza je důležitá živina a aminokyseliny se používají pro mnoho buněčných procesů, včetně buněčného dělení.

Aby tyto procesy mohly pokračovat, usnadněná difúze umožňuje molekulám procházet buněčnými membránami a membránami organel, jako je jádro.

I menší molekuly, jako je kyslík, mohou těžit z usnadnění difúze. Ačkoli kyslík může difundovat přes membrány, usnadněná difúze přes nosné proteiny zvyšuje rychlost přenosu a pomáhá s funkcemi krevních buněk a svalů.

Celkově tyto proteiny zalité membránou hrají zásadní roli v různých buněčných procesech.

Další témata:

• Oxid uhličitý
• červené krvinky