Tout en réalisant des fonctions telles que la croissance, la division et la synthèse, les cellules utilisent et produisent des substances qui doivent pouvoir traverser les membranes cellulaires et organelles.
Les membranes cellulaires semi-perméables permettent à certaines molécules de traverser un le gradient de concentration du côté à haute concentration de la membrane au côté à faible concentration par simple diffusion.
Diffusion facilitée permet à d'autres molécules importantes de se croiser de manière sélective en utilisant des protéines intégrées dans la membrane cellulaire pour permettre à certaines substances de traverser.
le protéines membranaires de diffusion facilitée soit forment des ouvertures dans la membrane et contrôlent ce qui peut passer, soit ils transportent activement des molécules spécifiques à travers la membrane. Ce processus est particulièrement important pour contrôler le flux d'ions car de nombreuses fonctions cellulaires dépendent de la présence de certains ions pour permettre à une réaction chimique de se dérouler.
En plus des ions, les protéines porteuses peuvent également faciliter le passage de grosses molécules telles que le glucose.
Le transport passif utilise des gradients de concentration
Les substances que la cellule produit ou dont elle a besoin peuvent être transportées à travers les membranes cellulaires et organelles de plusieurs manières. Transport passif ne nécessite pas d'apport d'énergie et utilise le gradient de concentration pour alimenter le mouvement des molécules.
Dans le Facile type de diffusion de transport passif, la diffusion a lieu à travers une membrane semi-perméable du côté avec une concentration plus élevée de la substance transportée vers le côté avec une faible concentration. La substance traverse la membrane en descendant le gradient de concentration, mais certaines molécules sont bloquées.
Si des molécules bloquées doivent traverser la membrane parce qu'elles sont nécessaires de l'autre côté, la diffusion facilitée peut transporter des molécules spécifiques.
La méthode de diffusion fonctionne à travers des protéines intégrées à la membrane, mais repose toujours sur le gradient de concentration pour alimenter le mouvement moléculaire à travers la membrane. Il ne nécessite pas d'énergie, mais les protéines peuvent être sélectives quant aux molécules qu'elles transportent.
Le transport actif consomme de l'énergie
Parfois, les molécules doivent être transportées à travers les membranes d'un côté à faible concentration vers le côté qui a une concentration élevée. Cela va à l'encontre du gradient de concentration et nécessite de l'énergie.
Des cellules qui réalisent transport actif ont produit de l'énergie et l'ont stockée dans l'adénosine triphosphate (ATP) molécules.
Transport actif est basée sur des protéines similaires à celles utilisées pour la diffusion facilitée, mais elles utilisent l'énergie de l'ATP pour transporter les molécules à travers la membrane contre le gradient de concentration.
Après avoir formé une liaison avec la molécule à transporter, ils utilisent un Groupe phosphate de l'ATP pour changer de forme et déposer la molécule de l'autre côté de la membrane.
La diffusion facilitée nécessite des protéines porteuses transmembranaires
Membranes cellulaires peut permettre le passage de nombreuses petites molécules, mais les ions chargés et les molécules plus grosses sont généralement bloqués. La diffusion facilitée est une méthode par laquelle de telles substances peuvent entrer et sortir des cellules. Les protéines porteuses intégrées dans la membrane peuvent faciliter le passage des ions de deux manières.
Certaines protéines sont disposées autour d'un passage central et créent un trou dans la membrane plasmique de la cellule, ouvrant un chemin à travers le Les acides gras de l'intérieur de la membrane. Des ions spécifiques peuvent traverser de telles ouvertures, mais les protéines porteuses sont conçues pour ne laisser passer qu'un seul type d'ions.
D'autres protéines ne forment pas d'ouvertures mais transportent de grosses molécules à travers les membranes cellulaires. Le transfert est toujours alimenté par un gradient de concentration, mais les protéines porteuses se lient activement à la substance qu'elles transportent.
La partie de la protéine qui se trouve à l'extérieur de la membrane cellulaire dans l'espace extracellulaire se lie à la molécule de la substance à transporter et la libère ensuite à l'intérieur de la cellule.
Exemples de diffusion facilitée: transport d'ions sodium et de glucose
Normalement le hydrophobe les acides gras non polaires des membranes bloquent le passage des molécules polaires chargées telles que les ions sodium. Les protéines porteuses qui fournissent des ouvertures pour de tels ions attirent les ions et facilitent leur passage à travers les canaux ioniques.
Ils peuvent être conçus pour et ne laisser passer que les ions sodium mais pas d'autres tels que les ions potassium. Les ouvertures des protéines porteuses peuvent également contrôler le flux d'ions, s'arrêtant lorsque la cellule n'a plus besoin d'ions.
Pour le transport des molécules de glucose, qui sont normalement trop grosses pour traverser la membrane, protéines de transport du glucose ont un site où ils peuvent se lier aux molécules de glucose. Ils se fixent et facilitent le transport du glucose à travers la membrane cellulaire. L'emplacement d'une protéine porteuse devient un espace perméable dans la membrane qui ne permet pas à la molécule de glucose de traverser ailleurs.
Diffusion facilitée et signalisation cellulaire
Les cellules des organismes multicellulaires doivent coordonner leurs activités, par exemple quand se développer et quand se diviser. Les cellules accomplissent cette coordination en signalant le type d'activité dans laquelle elles sont engagées et ce qui est nécessaire, libérant des produits chimiques de signalisation. La diffusion facilitée aide à la signalisation cellulaire.
Les signaux peuvent être locaux ou à longue distance, affectant les cellules du voisinage immédiat ou les cellules d'autres organes et tissus. Dans chaque cas, les molécules de signalisation voyagent entre les cellules et doivent soit entrer dans les cellules cibles, soit s'attacher à leur membrane pour délivrer leur signal.
Les protéines de diffusion facilitées peuvent permettre à ces molécules de signalisation d'entrer dans les cellules selon les besoins et de fermer la boucle de communication.
Facteurs affectant la diffusion facilitée
Parce que la diffusion facilitée est un mécanisme de transport passif, il est gouverné par des facteurs de l'environnement immédiat où s'effectue le transport.
Ces facteurs sont au nombre de quatre :
- Concentration: La diffusion facilitée repose sur l'énergie potentielle représentée par le gradient de concentration. Une plus grande différence entre les côtés de concentration élevée et faible signifie un gradient plus élevé et une diffusion plus rapide.
- Capacité de protéine porteuse : Le taux de liaison entre la substance à transférer et la protéine ainsi que la vitesse de transfert affectent le taux de diffusion.
- Nombre de sites de protéines porteuses : Plus de sites signifie une capacité de diffusion plus élevée et une diffusion plus rapide.
- Température: Les réactions chimiques dépendent de la température, et une température plus élevée signifie une progression plus rapide de la réaction et une diffusion plus rapide.
Alors que les cellules peuvent contrôler le nombre de sites de protéines porteuses, la capacité de la protéine porteuse est fixe et la la cellule a une capacité limitée à contrôler la température du processus et la concentration de la substance à l'extérieur du cellule. La capacité de fermer l'activité du site de la protéine porteuse devient importante pour contrôler les processus cellulaires.
L'importance de la diffusion facilitée
La diffusion simple répond aux besoins des cellules en termes de petites molécules non polaires, mais d'autres substances importantes ne peuvent pas facilement traverser les membranes. Les molécules polaires et les molécules plus grosses ne peuvent pas diffuser à travers les membranes plasmiques semi-perméables des cellules et des organites car la couche intérieure de lipides et d'acides gras les bloque.
La diffusion facilitée permet aux substances à molécules polaires ou de grande taille d'entrer et de sortir des cellules de manière contrôlée.
Glucose et acides aminés, par exemple, sont de grosses molécules qui jouent un rôle clé dans les fonctions cellulaires. Le glucose est un nutriment important et les acides aminés sont utilisés pour de nombreux processus cellulaires, y compris la division cellulaire.
Pour que ces processus se déroulent, la diffusion facilitée permet aux molécules de traverser les membranes cellulaires et les membranes des organites tels que le noyau.
Même des molécules plus petites telles que l'oxygène peuvent bénéficier d'une diffusion facilitée. Bien que l'oxygène puisse diffuser à travers les membranes, la diffusion facilitée par les protéines porteuses augmente le taux de transfert et contribue aux fonctions des cellules sanguines et des muscles.
Dans l'ensemble, ces protéines membranaires jouent un rôle vital dans une variété de processus cellulaires.
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