Zellaktivität ist die Grundlage allen Lebens. Selbst die größten und komplexesten Organismen der Erde sind auf die biologischen Prozesse angewiesen, die von Billionen mikroskopischer Zellen ausgeführt werden. Einzelne Zellen erfüllen ihre biologischen Funktionen, indem sie verschiedene Materialien zu und von ihren vielzelligen Wirten transportieren. Einige Substanzen, die die Zellmembran nicht leicht passieren können, verwenden eine faszinierende Transportmethode namens erleichterte Diffusion.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Einige große, polare, elektrisch geladene oder lipidunlösliche Moleküle benötigen Unterstützung, um durch die Plasmamembran zu diffundieren. Die erleichterte Diffusion unter Verwendung von Trägerproteinen oder Ionenkanälen ermöglicht es diesen wichtigen Molekülen (wie Glukose), die Membran zu passieren.
Die Haut einer Zelle
Eine dünne Schicht, die als Plasmamembran bezeichnet wird, umschließt die Zellen und erhält die Integrität der Zelle, indem sie Zellflüssigkeit oder Zytoplasma und spezialisierte Strukturen, die Organellen genannt werden, enthält. Die Plasmamembran reguliert auch die Stoffe, die in das Zellinnere ein- oder austreten. Zellen haben eine Vielzahl von Verfahren, um Moleküle durch die Zellmembran zu bewegen, und diese Verfahren fallen in zwei allgemeine Kategorien: passiver Transport und aktiver Transport. Eine Zelle muss Energie aufwenden, um einen aktiven Transport durchzuführen, während der passive Transport keine zelluläre Energie benötigt. Die erleichterte Diffusion ist ein Beispiel für passiven Transport.
Moleküle fließen von hoch nach niedrig
Diffusion ist der Prozess, bei dem Moleküle auf natürliche Weise von Bereichen hoher Konzentration zu Bereichen niedriger Konzentration fließen. Einige Moleküle können jedoch unter dem Einfluss eines Konzentrationsgradienten nicht frei in eine Zelle eintreten oder diese verlassen, weil sie nicht kompatibel mit der Plasmamembran der Zelle, die für große, polare, elektrisch geladene Moleküle weniger durchlässig ist oder fettunlöslich. Mit erleichterter Diffusion kann die Zelle einigen dieser Moleküle "helfen", die Plasmamembran zu passieren, indem sie Bindung an spezielle Trägerproteine oder durch Öffnen von Kanälen zwischen Zelle und Umgebung Umgebung.
Glukose-Erleichterung
Glukose ist ein Zuckermolekül, das vielen Zellen als grundlegende Energiequelle dient. Außerhalb der Zelle liefert der Blutkreislauf ständig Glukose, während der Zellstoffwechsel innerhalb der Zelle ständig Glukose verbraucht. Als Ergebnis bleibt die Glucosekonzentration außerhalb der Zelle höher als die Konzentration innerhalb der Zelle, aber das Glucosemolekül ist zu groß, um ohne Unterstützung die Plasmamembran zu passieren. Somit stellt die Zelle glukosespezifische Trägerproteine bereit, die an Glukosemoleküle binden und ihnen den Eintritt in die Zelle ermöglichen.
Ionenkanäle
Eine erleichterte Diffusion über Trägerproteine ist für eine Vielzahl größerer Moleküle üblich, die die Plasmamembran nicht leicht passieren können. Beispiele umfassen Fructose und Galactose, die Monosaccharide wie Glucose sind; Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen; und Nukleoside, die für die DNA- und RNA-Synthese notwendig sind. Eine andere Art der erleichterten Diffusion beinhaltet Kanalproteine, die nicht an Moleküle binden sondern öffnen einen Kanal, der den schnellen Transport kleinerer Moleküle und Ionen ermöglicht, wie zum Beispiel:
- Natrium
- Kalium
- Kalzium
- Chlor