Könnyített diffúzió: meghatározás, példa és tényezők

A sejtek olyan funkcióinak végrehajtása során, mint a növekedés, az osztódás és a szintézis, olyan anyagokat használnak és állítanak elő, amelyek képesek átjutni a sejtek és az organellák membránjain.

A féligáteresztő sejtmembránok lehetővé teszik egyes molekulák áthaladását a koncentráció gradiens a membrán nagy koncentrációjú oldalától az alacsony koncentrációjú oldalig egyszerű diffúzióval.

Könnyített diffúzió szelektív módon engedi át a többi fontos molekulát, mivel a sejtmembránba ágyazott fehérjéket használja fel bizonyos anyagok keresztezéséhez.

A membránfehérjék A megkönnyített diffúzió vagy nyílásokat képez a membránban, és szabályozza, hogy mi juthat át, vagy pedig aktívan hordozzák a molekulákat a membránon. Ez a folyamat különösen fontos az ionok áramlásának szabályozásában, mert számos sejtfunkció függ bizonyos ionok jelenlététől, hogy lehetővé tegye a kémiai reakció lefolytatását.

Az ionok mellett a hordozófehérjék is megkönnyíthetik nagy molekulák, például glükóz átjutását.

Azokat az anyagokat, amelyeket a sejt termel, vagy amelyekre szüksége van, a sejt és az organella membránokon keresztül többféle módon lehet szállítani. Passzív szállítás nem igényel energiabevitelt, és a koncentrációgradiens segítségével hajtja végre a molekulák mozgását.

Ban,-ben egyszerű diffúziós típusú passzív transzport, a diffúzió egy féligáteresztő membránon megy végbe a szállított anyag nagyobb koncentrációjú oldala felől az alacsony koncentrációjú oldalra. Az anyag a koncentrációgradiensben halad át a membránon, de egyes molekulák blokkolva vannak.

Ha a blokkolt molekuláknak át kell menniük a membránon, mert a másik oldalon szükség van rájuk, akkor a megkönnyített diffúzió specifikus molekulákat szállíthat.

A diffúziós módszer a membránba ágyazott fehérjék révén működik, de továbbra is a koncentrációgradiensen alapul, hogy a molekula mozgását a membránon keresztül működtesse. Nem igényel energiát, de a fehérjék szelektívek lehetnek abban, hogy mely molekulákat szállítják.

Néha a molekulákat egy alacsony koncentrációjú oldalról a magas koncentrációjú oldalra kell szállítani a membránokon. Ez ellentmond a koncentráció gradiensének és energiát igényel.

Sejtek, amelyek végeznek aktiv szállitás energiát termeltek és tárolták adenozin-trifoszfát (ATP) molekulák.

Aktiv szállitás hasonló fehérjéken alapul, mint amelyeket a diffúzió megkönnyítésére használnak, de az ATP energiáját felhasználják a molekulák membránon történő átviteléhez a koncentráció gradiensével szemben.

Miután kötést alakítottak ki a szállítandó molekulával, a foszfátcsoport az ATP-től az alak megváltoztatásához és a molekula lerakódásához a membrán másik oldalán.

Sejtmembránok sok kis molekula áthaladását lehetővé teheti, de a töltött ionok és a nagyobb molekulák általában blokkolva vannak. A megkönnyített diffúzió olyan módszer, amellyel az ilyen anyagok bejuthatnak és elhagyhatják a sejteket. A membránba ágyazott hordozófehérjék kétféleképpen megkönnyíthetik az ionok átjutását.

Egyes fehérjék egy központi járat körül helyezkednek el, és lyukat hoznak létre a sejt plazmamembránjában, és utat nyitnak a sejten keresztül zsírsavak a membrán belsejének. Specifikus ionok képesek átjutni az ilyen nyílásokon, de a hordozófehérjék úgy vannak kialakítva, hogy csak egyfajta iont engedjenek át.

Más fehérjék nem képeznek nyílásokat, hanem nagy molekulákat szállítanak a sejtmembránokon. Az átvitelt továbbra is egy koncentrációgradiens hajtja, de a hordozófehérjék aktívan kapcsolódnak az általuk szállított anyaghoz.

A fehérje azon része, amely a sejtmembránon kívül található az extracelluláris térben, kötődik a szállítandó anyag molekulájához, majd felszabadítja a sejt belsejébe.

Normális esetben a hidrofób a membránok nem poláros zsírsavai gátolják a töltött poláris molekulák, például a nátriumionok átjutását. Az ilyen ionok számára nyílást biztosító hordozófehérjék vonzzák az ionokat és megkönnyítik azok áthaladását az ioncsatornákon keresztül.

Csak nátriumionokhoz tervezhetők és engedhetők át, mások azonban nem, például a káliumionok. A hordozó fehérje nyílásai szabályozhatják az ionok áramlását is, leállhatnak, amikor a sejtnek nincs szüksége több ionra.

A glükózmolekulák szállításához, amelyek általában túl nagyok ahhoz, hogy áthaladjanak a membránon, glükóz transzporter fehérjék van egy helyük, ahol meg tudnak kötődni a glükóz molekulákhoz. Csatlakoznak és megkönnyítik a glükóz transzportját a sejtmembránon. A hordozófehérje elhelyezkedése átjárható réssé válik a membránban, amely nem teszi lehetővé a glükózmolekula átjutását másutt.

A többsejtű szervezetek sejtjeinek össze kell hangolniuk tevékenységüket, például mikor nőnek és mikor osztódnak. A sejtek ezt a koordinációt úgy valósítják meg, hogy jelzik, milyen tevékenységet folytatnak és mire van szükség, jelző vegyi anyagok felszabadításával. A megkönnyített diffúzió segíti a sejtjelzést.

A jelek lehetnek helyi vagy nagy távolságúak, befolyásolhatják a közvetlen szomszédságban lévő sejteket vagy más szervek és szövetek sejtjeit. Mindegyik esetben a jelző molekulák a sejtek között közlekednek, és vagy be kell lépniük a célsejtekbe, vagy a membránjukhoz kell kapcsolódniuk, hogy továbbítsák jelüket.

A megkönnyített diffúziós fehérjék lehetővé teszik, hogy ezek a jelző molekulák szükség szerint belépjenek a sejtekbe, és lezárják a kommunikációs hurkot.

Mivel a megkönnyített diffúzió a passzív szállítási mechanizmus, azt a közvetlen környezet tényezői szabályozzák, ahol a szállítás zajlik.

Négy ilyen tényező létezik:

• Koncentráció: A megkönnyített diffúzió a koncentrációgradiens által képviselt potenciális energiára támaszkodik. Nagyobb különbség a magas és az alacsony koncentrációjú oldalak között nagyobb gradienst és gyorsabb diffúziót jelent.
• Hordozó fehérje kapacitás: Az átvihető anyag és a fehérje közötti kötési sebesség és az átviteli sebesség befolyásolja a diffúzió sebességét.
• A hordozó fehérje helyek száma: Több hely nagyobb diffúziós kapacitást és gyorsabb diffúziót jelent.
• Hőfok: A kémiai reakciók hőmérsékletfüggőek, és a magasabb hőmérséklet gyorsabb reakciót és gyorsabb diffúziót jelent.

Míg a sejtek képesek szabályozni a hordozófehérje-helyek számát, a hordozófehérje-kapacitás rögzített, és a a sejt korlátozottan képes szabályozni a folyamat hőmérsékletét és az anyagkoncentrációt a sejt. A hordozófehérje-aktivitás lezárásának képessége fontossá válik a sejtfolyamatok szabályozása szempontjából.

Az egyszerű diffúzió gondoskodik a sejtszükségletről a kicsi, nem poláros molekulák szempontjából, de más fontos anyagok nem képesek könnyen átjutni a membránokon. A poláris molekulák és a nagyobb molekulák nem tudnak diffundálni a sejtek és organellumok féligáteresztő plazmamembránjain, mert a lipidek és zsírsavak belső rétege blokkolja őket.

A megkönnyített diffúzió lehetővé teszi, hogy a poláris vagy nagy molekulájú anyagok ellenőrzött módon lépjenek be és lépjenek ki a sejtekből.

Glükóz és aminosavakpéldául nagy molekulák, amelyek kulcsszerepet játszanak a sejtek működésében. A glükóz fontos tápanyag, és az aminosavakat számos sejtfolyamathoz használják, beleértve a sejtosztódást is.

E folyamatok folytatásához a megkönnyített diffúzió lehetővé teszi a molekulák számára, hogy áthaladjanak a sejtmembránokon és az organellumok membránjain, például a magon.

Még a kisebb molekulák, például az oxigén is profitálhatnak a könnyített diffúzióból. Noha az oxigén diffundálhat a membránokon, a hordozófehérjéken keresztüli megkönnyített diffúzió megnöveli a transzfer sebességét, és segíti a vérsejtek és az izmok működését.

Összességében ezek a membránba ágyazott fehérjék létfontosságú szerepet játszanak a különféle sejtfolyamatokban.

Egyéb témák:

• Szén-dioxid
• vörös vérsejtek