Helpotettu diffuusio: Määritelmä, esimerkki ja tekijät

Suoritessaan sellaisia ​​toimintoja kuin kasvu, jakautuminen ja synteesi, solut käyttävät ja tuottavat aineita, joiden on pystyttävä läpäisemään solu- ja organellikalvot.

Puoliläpäisevät solukalvot antavat joidenkin molekyylien kulkea a pitoisuusgradientti kalvon korkean pitoisuuden puolelta matalan konsentraation puolelta yksinkertaisen diffuusion avulla.

Helpotettu diffuusio Antaa muiden tärkeiden molekyylien risteytyä valikoivasti siten, että se käyttää solukalvoon upotettuja proteiineja tiettyjen aineiden pääsemiseksi läpi.

kalvoproteiinit helpotetun diffuusion muodostavat joko aukkoja kalvoon ja hallitsevat sitä, mikä voi kulkea, tai ne kuljettavat aktiivisesti tiettyjä molekyylejä kalvon läpi. Tämä prosessi on erityisen tärkeä ionien virtauksen hallitsemiseksi, koska monet solutoiminnot riippuvat tiettyjen ionien läsnäolosta kemiallisen reaktion etenemisen mahdollistamiseksi.

Ionien lisäksi kantajaproteiinit voivat myös helpottaa suurten molekyylien, kuten glukoosin, kulkemista.

Aineet, joita solu tuottaa tai joita se tarvitsee, voidaan kuljettaa solu- ja organellikalvojen läpi useilla tavoilla. Passiivinen kuljetus ei vaadi energian syöttöä ja käyttää pitoisuusgradienttia molekyylien liikkeen tehostamiseen.

vuonna yksinkertainen diffuusiotyyppinen passiivinen kuljetus, diffuusio tapahtuu puoliläpäisevän kalvon yli sivulta, jolla kuljetetun aineen pitoisuus on korkeampi sivulle, jolla on pieni pitoisuus. Aine kulkee kalvon läpi pitoisuusgradienttia pitkin, mutta jotkut molekyylit ovat tukossa.

Jos estettyjen molekyylien on ylitettävä kalvo, koska niitä tarvitaan toisella puolella, helpotettu diffuusio voi kuljettaa tiettyjä molekyylejä.

Diffuusiomenetelmä toimii kalvoon upotettujen proteiinien kautta, mutta se perustuu silti konsentraation gradienttiin molekyyliliikkeen membraanin läpi ohjaamiseksi. Se ei vaadi energiaa, mutta proteiinit voivat olla valikoivia siitä, mitä molekyylejä ne kuljettavat.

Joskus molekyylejä on kuljetettava membraanien yli puolelta, jolla on pieni pitoisuus, puolelle, jolla on korkea pitoisuus. Tämä on vastoin pitoisuusgradienttia ja vaatii energiaa.

Solut, jotka suorittavat aktiivinen liikenne ovat tuottaneet energiaa ja varastoineet sen adenosiinitrifosfaatti (ATP) molekyylejä.

Aktiivinen liikenne perustuu proteiineihin, jotka ovat samanlaisia ​​kuin diffuusion helpottamiseen käytettävät proteiinit, mutta ne käyttävät ATP: n energiaa kuljettamaan molekyylejä kalvon läpi pitoisuusgradienttia vastaan.

Muodostettuaan sidoksen kuljetettavan molekyylin kanssa he käyttävät a fosfaattiryhmä ATP: stä muodon muuttamiseksi ja molekyylin sijoittamiseksi kalvon toiselle puolelle.

Solukalvot voi sallia monien pienten molekyylien kulkemisen, mutta varatut ionit ja suuremmat molekyylit ovat yleensä tukossa. Helpotettu diffuusio on menetelmä, jolla tällaiset aineet voivat päästä soluihin ja poistua niistä. Kalvoon upotetut kantajaproteiinit voivat helpottaa ionien kulkemista kahdella tavalla.

Jotkut proteiinit on järjestetty keskuskanavan ympärille ja muodostavat reiän solun plasmakalvoon, mikä avaa polun solun läpi rasvahapot kalvon sisäpuolelta. Spesifiset ionit voivat kulkea tällaisten aukkojen läpi, mutta kantajaproteiinit on suunniteltu päästämään vain yhdenlaiset ionit.

Muut proteiinit eivät muodosta aukkoja, mutta kuljettavat suuria molekyylejä solukalvojen läpi. Siirtymää käyttää edelleen pitoisuusgradientti, mutta kantajaproteiinit linkittyvät aktiivisesti kuljettamaansa aineeseen.

Se proteiinin osa, joka on solukalvon ulkopuolella solunulkoisessa tilassa, sitoutuu kuljetettavan aineen molekyyliin ja vapauttaa sen sitten solun sisätilaan.

Normaalisti hydrofobinen kalvojen ei-polaariset rasvahapot estävät varautuneiden polaaristen molekyylien, kuten natriumionien, kulkemisen. Kantajaproteiinit, jotka tarjoavat aukkoja tällaisille ioneille, houkuttelevat ioneja ja helpottavat niiden kulkemista ionikanavien läpi.

Ne voidaan suunnitella ja päästää läpi vain natriumioneille, mutta ei muille, kuten kaliumioneille. Kantajaproteiiniaukot voivat myös hallita ionien virtausta, sulkeutuvat, kun solu ei tarvitse enempää ioneja.

Glukoosimolekyylien kuljettamiseen, jotka ovat normaalisti liian suuria kulkemaan kalvon läpi, glukoosin kuljettajaproteiinit on paikka, jossa ne voivat sitoutua glukoosimolekyyleihin. Ne kiinnittyvät ja helpottavat glukoosin kulkeutumista solukalvon läpi. Kantajaproteiinin sijainnista tulee läpäisevä aukko kalvossa, joka ei salli glukoosimolekyylin ylittyä muualla.

Monisoluisten organismien solujen on koordinoitava toimintaansa, kuten milloin kasvaa ja milloin jakautua. Solut toteuttavat tämän koordinaation ilmoittamalla millaista toimintaa he harjoittavat ja mitä tarvitaan, vapauttamalla signalointikemikaaleja. Helpotettu diffuusio auttaa solujen signaloinnissa.

Signaalit voivat olla paikallisia tai pitkiä, vaikuttamalla välittömässä läheisyydessä oleviin soluihin tai muiden elinten ja kudosten soluihin. Kummassakin tapauksessa signalointimolekyylit kulkevat solujen välillä ja niiden on joko syötettävä kohdesolut tai kiinnittyttävä niiden kalvoon signaalin toimittamiseksi.

Helpotetut diffuusioproteiinit voivat antaa näiden signalointimolekyylien päästä soluihin tarpeen mukaan ja sulkea viestintäsilmukan.

Koska helpotettu diffuusio on a passiivinen kuljetusmekanismi, sitä ohjaavat tekijät välittömässä ympäristössä, jossa kuljetus tapahtuu.

Tällaisia ​​tekijöitä on neljä:

• Pitoisuus: Helpotettu diffuusio perustuu potentiaaliseen energiaan, jota konsentraatiogradientti edustaa. Suurempi ero korkean ja matalan pitoisuuden sivujen välillä tarkoittaa suurempaa gradienttia ja nopeampaa diffuusiota.
• Kantajan proteiinikapasiteetti: Siirtymisnopeus siirrettävän aineen ja proteiinin välillä sekä siirtonopeus vaikuttavat diffuusionopeuteen.
• Kantajaproteiinikohtien lukumäärä: Lisää sivustoja tarkoittaa suurempaa diffuusiokapasiteettia ja nopeampaa diffuusiota.
• Lämpötila: Kemialliset reaktiot ovat lämpötilariippuvia, ja korkeampi lämpötila tarkoittaa nopeampaa reaktion etenemistä ja nopeampaa diffuusiota.

Vaikka solut voivat hallita kantajaproteiinikohtien lukumäärää, kantajaproteiinikapasiteetti on kiinteä ja solulla on rajallinen kyky hallita prosessin lämpötilaa ja aineen pitoisuutta solun ulkopuolella solu. Kyky sulkea kantajaproteiinikohdan aktiivisuus tulee tärkeäksi soluprosessien hallitsemiseksi.

Yksinkertainen diffuusio huolehtii solutarpeista pienten ei-polaaristen molekyylien suhteen, mutta muut tärkeät aineet eivät voi helposti ylittää kalvoja. Polaarimolekyylit ja suuremmat molekyylit eivät voi diffundoitua solujen ja organellien puoliläpäisevien plasmamembraanien läpi, koska lipidien ja rasvahappojen sisäkerros estää ne.

Helpotetun diffuusion avulla aineet, joilla on polaarisia tai suuria molekyylejä, pääsevät soluihin ja poistuvat hallitusti.

Glukoosi ja aminohappojaovat esimerkiksi suuria molekyylejä, joilla on keskeinen rooli solutoiminnoissa. Glukoosi on tärkeä ravintoaine, ja aminohappoja käytetään monissa soluprosesseissa, mukaan lukien solujen jakautuminen.

Näiden prosessien etenemiseksi helpotettu diffuusio antaa molekyylien kulkea solukalvojen ja organellien, kuten ytimen, kalvojen läpi.

Jopa pienemmät molekyylit, kuten happi, voivat hyötyä helpotetusta diffuusiosta. Vaikka happi voi diffundoitua kalvojen yli, helpotettu diffuusio kantajaproteiinien kautta lisää siirtonopeutta ja auttaa verisolujen ja lihasten toiminnoissa.

Kaiken kaikkiaan näillä kalvoon upotetuilla proteiineilla on tärkeä rooli erilaisissa soluprosesseissa.

Muut aiheet:

• Hiilidioksidi
• punasolut