Olakšana difuzija: definicija, primjer i faktori

Izvodeći funkcije poput rasta, diobe i sinteze, stanice koriste i proizvode tvari koje moraju biti u mogućnosti da prođu kroz stanične i organelske membrane.

Polupropusne stanične membrane omogućuju putovanje nekih molekula preko a gradijent koncentracije sa strane visoke koncentracije membrane na stranu niske koncentracije jednostavnom difuzijom.

Olakšana difuzija dopušta drugim važnim molekulama da se selektivno križaju tako što koristi proteine ​​ugrađene u staničnu membranu kako bi omogućile određenim tvarima da prijeđu.

The membranski proteini olakšane difuzije ili formiraju otvore u membrani i kontroliraju što može proći, ili aktivno prenose određene molekule kroz membranu. Ovaj je postupak posebno važan za kontrolu protoka iona jer mnoge funkcije stanica ovise o prisutnosti određenih iona kako bi se omogućilo da kemijska reakcija teče.

Osim iona, proteini nosači također mogu olakšati prolazak velikim molekulama poput glukoze.

Tvari koje stanica stvara ili koje trebaju trebaju se na nekoliko načina transportirati kroz stanične i organelske membrane.

U jednostavan difuzijski tip pasivnog transporta, difuzija se odvija preko polupropusne membrane sa strane s većom koncentracijom transportirane tvari na stranu s niskom koncentracijom. Tvar prolazi kroz membranu niz gradijent koncentracije, ali neke molekule su blokirane.

Ako blokirane molekule moraju prijeći membranu, jer su potrebne s druge strane, olakšana difuzija može transportirati određene molekule.

Difuzijska metoda djeluje kroz proteine ​​ugrađene u membranu, ali se i dalje oslanja na gradijent koncentracije kako bi pokrenula molekularno kretanje kroz membranu. Ne zahtijeva energiju, ali proteini mogu selektivno odrediti koje molekule prenose.

Ponekad se molekule moraju transportirati kroz membrane sa strane s niskom koncentracijom na onu stranu koja ima visoku koncentraciju. To se protivi gradijentu koncentracije i zahtijeva energiju.

Stanice koje provode aktivni transport su proizveli energiju i pohranili je u adenozin trifosfat (ATP) molekule.

Aktivni transport temelji se na proteinima sličnim onima koji se koriste za olakšanu difuziju, ali oni koriste energiju iz ATP-a za prijenos molekula preko membrane protiv gradijenta koncentracije.

Nakon stvaranja veze s molekulom koja se transportira, koriste a fosfatna skupina iz ATP-a za promjenu oblika i taloženje molekule s druge strane membrane.

Stanične membrane mogu omogućiti prolazak mnogih malih molekula, ali nabijeni ioni i veće molekule uglavnom su blokirani. Olakšana difuzija metoda je kojom takve tvari mogu ući i napustiti stanice. Proteini nosači ugrađeni u membranu mogu olakšati prolazak iona na dva načina.

Neki su proteini raspoređeni oko središnjeg prolaza i stvaraju rupu u plazmatskoj membrani stanice, otvarajući put kroz masne kiseline unutrašnjosti membrane. Kroz takve otvore mogu proći određeni ioni, ali proteini nosači dizajnirani su da propuste samo jednu vrstu iona.

Ostali proteini ne tvore otvore već prenose velike molekule kroz stanične membrane. Prijenos se i dalje pokreće gradijentom koncentracije, ali proteini-nosači aktivno se povezuju s tvari koju prenose.

Dio proteina koji se nalazi izvan stanične membrane u izvanstaničnom prostoru veže se za molekulu tvari koja se prevozi, a zatim je oslobađa u unutrašnjost stanice.

Obično hidrofobni nepolarne masne kiseline membrana blokiraju prolazak napunjenih polarnih molekula kao što su natrijevi ioni. Proteini nosači koji pružaju otvore za takve ione privlače ione i olakšavaju njihov prolazak kroz ionske kanale.

Mogu biti dizajnirani i propuštati samo natrijeve ione, ali ne i druge poput kalijevih iona. Otvori nosača proteina mogu također kontrolirati protok iona, isključujući se kad stanici ne treba više iona.

Za transport molekula glukoze, koje su obično prevelike da bi prošle kroz membranu, proteini transporteri glukoze imaju mjesto gdje se mogu vezati za molekule glukoze. Oni se vežu i olakšavaju transport glukoze kroz staničnu membranu. Mjesto proteina nosača postaje propusna praznina u membrani koja ne dopušta molekuli glukoze da prijeđe negdje drugdje.

Stanice u višećelijskim organizmima moraju koordinirati svoje aktivnosti, kao što su kada rasti i kada se dijeliti. Stanice ovu koordinaciju ostvaruju signaliziranjem kakvom su aktivnošću i što je potrebno, oslobađajući signalne kemikalije. Olakšana difuzija pomaže kod ćelijske signalizacije.

Signali mogu biti lokalni ili na velike udaljenosti, utječući na stanice u neposrednoj blizini ili na stanice drugih organa i tkiva. U svakom slučaju, signalne molekule putuju između stanica i moraju ili ući u ciljne stanice ili se pričvrstiti na njihovu membranu kako bi predale svoj signal.

Olakšani difuzijski proteini mogu omogućiti tim signalnim molekulama ulazak u stanice po potrebi i zatvaranje komunikacijske petlje.

Budući da je olakšana difuzija a pasivni transportni mehanizam, njime upravljaju čimbenici u neposrednom okruženju u kojem se odvija prijevoz.

Četiri su takva čimbenika:

• Koncentracija: Olakšana difuzija oslanja se na potencijalnu energiju predstavljenu gradijentom koncentracije. Veća razlika između strana visoke i niske koncentracije znači veći gradijent i bržu difuziju.
• Kapacitet proteina nosioca: Brzina vezanja između tvari koja se prenosi i proteina, zajedno sa brzinom prijenosa utječe na brzinu difuzije.
• Broj mjesta proteina nosača: Više mjesta znači veći difuzijski kapacitet i bržu difuziju.
• Temperatura: Kemijske reakcije ovise o temperaturi, a viša temperatura znači brži napredak reakcije i bržu difuziju.

Iako stanice mogu kontrolirati broj mjesta proteina nosača, kapacitet proteina nosača je fiksiran i stanica ima ograničenu sposobnost upravljanja procesnom temperaturom i koncentracijom tvari izvan stanica. Sposobnost zatvaranja aktivnosti na mjestu proteina nosača postaje važna za kontrolu staničnih procesa.

Jednostavna difuzija brine o potrebama stanica u smislu malih nepolarnih molekula, ali druge važne tvari ne mogu lako prijeći membrane. Polarne molekule i veće molekule ne mogu difundirati kroz polupropusne plazmene membrane stanica i organela jer ih unutarnji sloj lipida i masnih kiselina blokira.

Olakšana difuzija omogućuje kontrolirano ulazak i izlazak tvari s polarnim ili velikim molekulama.

Glukoza i aminokiseline, na primjer, velike su molekule koje igraju ključnu ulogu u staničnim funkcijama. Glukoza je važan nutrijent, a aminokiseline se koriste za mnoge stanične procese, uključujući staničnu diobu.

Da bi se ovi procesi odvijali, olakšana difuzija omogućuje molekulama prolazak kroz stanične membrane i membrane organela poput jezgre.

Čak i manje molekule poput kisika mogu imati koristi od olakšane difuzije. Iako kisik može difundirati kroz membrane, olakšana difuzija kroz proteine ​​nosače povećava brzinu prijenosa i pomaže u funkcijama krvnih stanica i mišića.

Sve u svemu, ovi proteini ugrađeni u membranu igraju vitalnu ulogu u raznim staničnim procesima.

Ostale teme:

• Ugljični dioksid
• crvene krvne stanice