דיפוזיה קלה: הגדרה, דוגמה וגורמים

תוך כדי ביצוע פונקציות כמו גדילה, חלוקה וסינתזה, תאים משתמשים ומייצרים חומרים שצריכים להיות מסוגלים לעבור קרומי תאים ואברונים.

ממברנות תאים שקופות למחצה מאפשרות למולקולות מסוימות לעבור על פני א שיפוע ריכוז מהצד בריכוז גבוה של הממברנה לצד הריכוז הנמוך באמצעות דיפוזיה פשוטה.

דיפוזיה הקלה מאפשר למולקולות חשובות אחרות לעבור באופן סלקטיבי בכך שהוא משתמש בחלבונים המוטבעים בקרום התא כדי לאפשר לחומרים מסוימים לעבור.

ה חלבוני קרום של דיפוזיה קלה או יוצרים פתחים בקרום ושולטים במה שיכול לעבור, או שהם נושאים באופן פעיל מולקולות ספציפיות דרך הממברנה. תהליך זה חשוב במיוחד לשליטה בזרימת היונים מכיוון שתפקודי תאים רבים תלויים בנוכחותם של יונים מסוימים כדי לאפשר להמשיך בתגובה כימית.

בנוסף ליונים, החלבונים המובילים יכולים גם להקל על מעבר מולקולות גדולות כמו גלוקוז.

חומרים שהתא מייצר או שהוא זקוק להם יכולים להיות מועברים על פני קרומי התא והאברונים בכמה דרכים. תחבורה פסיבית אינו דורש קלט אנרגיה ומשתמש בשיפוע הריכוז להפעלת תנועת המולקולות.

בתוך ה פָּשׁוּט סוג דיפוזיה של הובלה פסיבית, דיפוזיה מתרחשת על פני קרום חד-חדיר מהצד עם ריכוז גבוה יותר של החומר המועבר לצד עם ריכוז נמוך. החומר עובר דרך הממברנה במורד שיפוע הריכוז, אך חלק מהמולקולות חסומות.

אם מולקולות חסומות צריכות לעבור את הממברנה מכיוון שהן נחוצות בצד השני, דיפוזיה קלה יכולה להעביר מולקולות ספציפיות.

שיטת הדיפוזיה עובדת באמצעות חלבונים המוטבעים בקרום אך עדיין מסתמכת על שיפוע הריכוז בכוח לתנועה מולקולרית על פני הממברנה. זה לא דורש אנרגיה, אבל החלבונים יכולים להיות בררניים לגבי המולקולות שהם מעבירים.

לפעמים יש להעביר מולקולות על פני ממברנות מצד עם ריכוז נמוך לצד שיש לו ריכוז גבוה. זה נוגד את שיפוע הריכוז ודורש אנרגיה.

תאים שמבצעים מעבר פעיל ייצרו אנרגיה ואחסנו אותה אדנוזין טרי פוספט (ATP) מולקולות.

מעבר פעיל מבוסס על חלבונים דומים לאלה המשמשים להפצה קלה, אך הם משתמשים באנרגיה מ- ATP כדי להוביל מולקולות על פני הממברנה כנגד שיפוע הריכוז.

לאחר יצירת קשר עם המולקולה שתועבר, הם משתמשים ב- קבוצת פוספט מ- ATP כדי לשנות צורה ולהפקיד את המולקולה בצד השני של הממברנה.

ממברנות תאים יכול לאפשר מעבר של מולקולות קטנות רבות, אך בדרך כלל חסומים יונים טעונים ומולקולות גדולות יותר. דיפוזיה קלה היא שיטה בה חומרים כאלה יכולים להיכנס ולעזוב את התאים. חלבונים נושאים המוטבעים בקרום יכולים להקל על מעבר היונים בשתי דרכים.

חלק מהחלבונים מסודרים סביב מעבר מרכזי ויוצרים חור בקרום הפלזמה של התא, ופותח דרך דרך חומצות שומן מבפנים של הממברנה. יונים ספציפיים יכולים לעבור דרך פתחים כאלה, אך חלבוני המוביל נועדו להעביר רק סוג אחד של יונים.

חלבונים אחרים אינם יוצרים פתחים אלא מעבירים מולקולות גדולות דרך קרומי התא. ההעברה עדיין מונעת על ידי שיפוע ריכוז, אך חלבוני המוביל מקשרים באופן פעיל לחומר שהם מעבירים.

חלק החלבון שנמצא מחוץ לקרום התא במרחב החוץ תאי נקשר למולקולת החומר שיש להעביר ואז משחרר אותו לחלל התא.

בדרך כלל ה- הידרופובי חומצות שומן לא קוטביות של הממברנות חוסמות מעבר של מולקולות קוטביות טעונות כגון יוני נתרן. חלבוני הנשא המספקים פתחים ליונים מסוג זה מושכים את היונים ומקלים על מעברם בערוצי יונים.

הם עשויים להיות מיועדים ומניחים לעבור רק יוני נתרן אך לא אחרים כמו יוני אשלגן. פתחי חלבון נשא עשויים גם לשלוט בזרימת היונים, ולהיסגר כאשר התא אינו זקוק ליותר יונים.

להובלת מולקולות גלוקוז, שבדרך כלל גדולות מכדי לעבור דרך הממברנה, חלבונים של גלוקוז טרנספורטר יש אתר בו הם יכולים להיקשר למולקולות הגלוקוז. הם מצמידים את עצמם ומקלים על הובלת הגלוקוז על פני קרום התא. מיקומו של חלבון נשא הופך לפער חדיר בקרום שאינו מאפשר למולקולת הגלוקוז לעבור במקום אחר.

תאים באורגניזמים רב-תאיים צריכים לתאם את הפעילות שלהם, כמו מתי לגדול ומתי להתחלק. התאים מבצעים תיאום זה על ידי איתות באיזו סוג פעילות הם עוסקים ובמה נחוץ, ושחרור כימיקלי איתות. דיפוזיה קלה מסייעת לאיתות תאים.

האותות יכולים להיות מקומיים או ארוכים, ומשפיעים על תאים בסביבה הקרובה או על תאים באיברים ורקמות אחרים. בשני המקרים, מולקולות איתות עוברות בין תאים והן צריכות להיכנס לתאי מטרה או להתחבר לקרום שלהן כדי לספק את האות שלהן.

חלבוני דיפוזיה קלים יכולים לאפשר למולקולות איתות אלה להיכנס לתאים לפי הצורך ולסגור את לולאת התקשורת.

כי דיפוזיה מקלה היא א מנגנון תחבורה פסיבי, היא נשלטת על ידי גורמים בסביבה הקרובה אליה מתקיימת ההובלה.

ישנם ארבעה גורמים כאלה:

• ריכוז: דיפוזיה הקלה נשענת על האנרגיה הפוטנציאלית המיוצגת על ידי שיפוע הריכוז. הבדל גדול יותר בין הצדדים בריכוז גבוה ונמוך פירושו שיפוע גבוה יותר ופיזור מהיר יותר.
• יכולת חלבון מנשא: קצב הקשר בין החומר שיש להעביר לחלבון יחד עם מהירות ההעברה משפיעים על קצב הדיפוזיה.
• מספר אתרי חלבון המוביל: יותר אתרים פירושם יכולת דיפוזיה גבוהה יותר ופיזור מהיר יותר.
• טֶמפֶּרָטוּרָה: תגובות כימיות תלויות טמפרטורה, וטמפרטורה גבוהה יותר פירושה התקדמות תגובה מהירה יותר ופיזור מהיר יותר.

בעוד שתאים יכולים לשלוט במספר אתרי החלבון המוביל, קיבולת החלבון המוביל קבועה, וה- לתא יכולת מוגבלת לשלוט על טמפרטורת התהליך ועל ריכוז החומר מחוץ לתא תָא. היכולת לסגור פעילות באתר חלבון המוביל הופכת להיות חשובה לבקרת תהליכי תאים.

דיפוזיה פשוטה דואגת לצרכי התאים במונחים של מולקולות קטנות שאינן קוטביות, אך חומרים חשובים אחרים אינם יכולים לחצות את הממברנות בקלות. מולקולות קוטביות ומולקולות גדולות יותר אינן יכולות להתפזר על פני קרומי הפלזמה הניתנים למחצה של תאים ואברונים מכיוון שהשכבה הפנימית של שומנים וחומצות שומן חוסמת אותם.

דיפוזיה קלה מאפשרת לחומרים עם מולקולות קוטביות או גדולות להיכנס ולצאת מהתאים בצורה מבוקרת.

גלוקוז ו חומצות אמינו, למשל, הן מולקולות גדולות הממלאות תפקיד מפתח בתפקודי התא. גלוקוז הוא חומר מזין חשוב, וחומצות אמינו משמשות לתהליכי תאים רבים, כולל חלוקת תאים.

כדי שתהליכים אלה יתקיימו, דיפוזיה קלה מאפשרת למולקולות לעבור בקרומי תאים וממברנות של אברונים כמו הגרעין.

אפילו מולקולות קטנות יותר כמו חמצן יכולות להפיק תועלת מפיזור קל. למרות שחמצן יכול להתפזר על פני הממברנות, דיפוזיה קלה באמצעות חלבוני נשא מעלה את קצב ההעברה ומסייעת בתפקודי תאי הדם והשרירים.

בסך הכל, חלבונים אלה המשובצים בקרום ממלאים תפקיד חיוני במגוון תהליכי תאים.

נושאים אחרים:

• פחמן דו חמצני
• תאי דם אדומים