促進拡散：定義、例、要因

細胞は、成長、分裂、合成などの機能を実行しながら、細胞膜や細胞小器官の膜を通過できなければならない物質を使用および生成します。

半透膜は、いくつかの分子が横切って移動することを可能にします 濃度勾配 単純拡散により、膜の高濃度側から低濃度側へ。

促進拡散 細胞膜に埋め込まれたタンパク質を使用して特定の物質を通過させるという点で、他の重要な分子を選択的に交差させます。

ザ・ 膜タンパク質 促進拡散は、膜に開口部を形成して通過できるものを制御するか、特定の分子を膜を通して積極的に運びます。 多くの細胞機能は特定のイオンの存在に依存して化学反応を進行させるため、このプロセスはイオンの流れを制御するために特に重要です。

イオンに加えて、キャリアタンパク質はグルコースなどの大きな分子の通過を促進することもできます。

細胞が生成する、または細胞が必要とする物質は、いくつかの方法で細胞膜と細胞小器官の膜を越えて輸送することができます。 受動輸送 エネルギー入力を必要とせず、分子の動きを促進するために濃度勾配を使用します。

の中に シンプル 受動輸送の拡散型で、拡散は、輸送される物質の濃度が高い側から濃度が低い側まで、半透膜を横切って起こります。 物質は濃度勾配を下って膜を通過しますが、一部の分子はブロックされます。

ブロックされた分子が反対側で必要とされるために膜を通過する必要がある場合、促進拡散は特定の分子を輸送することができます。

拡散法は、膜に埋め込まれたタンパク質を介して機能しますが、それでも濃度勾配に依存して、膜を横切る分子の動きを促進します。 エネルギーは必要ありませんが、タンパク質はどの分子を輸送するかを選択できます。

分子は、低濃度の側から高濃度の側に膜を横切って輸送されなければならない場合があります。 これは濃度勾配に反し、エネルギーを必要とします。

実行するセル 能動輸送 エネルギーを生み出し、 アデノシン三リン酸 （ATP） 分子。

能動輸送 促進拡散に使用されるものと同様のタンパク質に基づいていますが、ATPからのエネルギーを使用して、濃度勾配に逆らって膜を横切って分子を運びます。

輸送される分子と結合を形成した後、彼らは リン酸基 ATPから形を変え、膜の反対側に分子を沈着させます。

細胞膜 多くの小分子の通過を可能にすることができますが、荷電イオンとより大きな分子は一般にブロックされます。 促進拡散は、そのような物質が細胞に出入りできる方法です。 膜に埋め込まれたキャリアタンパク質は、2つの方法でイオンの通過を促進することができます。

いくつかのタンパク質は中央の通路の周りに配置され、細胞の原形質膜に穴を作り、 脂肪酸 膜の内部の。 特定のイオンはこのような開口部を通過できますが、キャリアタンパク質は1種類のイオンのみを通過させるように設計されています。

他のタンパク質は開口部を形成しませんが、細胞膜を通して大きな分子を輸送します。 移動は依然として濃度勾配によって駆動されますが、キャリアタンパク質はそれらが輸送している物質に積極的にリンクします。

細胞外空間の細胞膜の外側にあるタンパク質の部分は、輸送される物質の分子に結合し、それを細胞内部に放出します。

通常、 疎水性 膜の非極性脂肪酸は、ナトリウムイオンなどの荷電極性分子の通過をブロックします。 このようなイオンの開口部を提供するキャリアタンパク質は、イオンを引き付け、イオンチャネルを通過しやすくします。

それらは、ナトリウムイオンのみを通過させるように設計されており、カリウムイオンなどの他のものは通過させない場合があります。 キャリアタンパク質の開口部は、イオンの流れを制御し、細胞がそれ以上のイオンを必要としないときにシャットダウンすることもあります。

通常は大きすぎて膜を通過できないグルコース分子の輸送については、 グルコーストランスポータータンパク質 それらがブドウ糖分子に結合することができる場所を持っています。 それらは付着し、細胞膜を通過するグルコースの輸送を促進します。 担体タンパク質の位置は、グルコース分子が他の場所を通過することを可能にしない膜の透過性ギャップになります。

多細胞生物の細胞は、いつ成長するか、いつ分裂するかなど、その活動を調整する必要があります。 細胞は、彼らが従事している活動の種類と必要なものを信号で伝え、信号化学物質を放出することによって、この調整を達成します。 促進拡散は、細胞のシグナル伝達に役立ちます。

信号は局所的または長距離である可能性があり、すぐ近くの細胞または他の臓器や組織の細胞に影響を及ぼします。 いずれの場合も、シグナル伝達分子は細胞間を移動し、標的細胞に入るか、シグナルを伝達するためにそれらの膜に付着する必要があります。

促進拡散タンパク質は、これらのシグナル伝達分子が必要に応じて細胞に入り、通信ループを閉じることを可能にします。

促進拡散は 受動輸送メカニズム、それは輸送が行われている直接の環境の要因によって支配されます。

そのような要因は4つあります。

• 濃度： 促進拡散は、濃度勾配によって表される位置エネルギーに依存します。 高濃度側と低濃度側の差が大きいということは、勾配が大きく、拡散が速いことを意味します。
• キャリアタンパク質容量： 移動速度とともに、移動する物質とタンパク質の間の結合速度が拡散速度に影響を与えます。
• キャリアタンパク質部位の数： より多くのサイトは、より高い拡散能力とより速い拡散を意味します。
• 温度： 化学反応は温度に依存し、温度が高いほど反応の進行が速く、拡散が速くなります。

細胞はキャリアタンパク質部位の数を制御できますが、キャリアタンパク質の容量は固定されており、 セルは、プロセス温度と外部の物質濃度を制御する能力が限られています。 細胞。 キャリアタンパク質部位の活性を遮断する能力は、細胞プロセスを制御するために重要になります。

単純な拡散は、小さな非極性分子の観点から細胞のニーズを処理しますが、他の重要な物質は膜を簡単に通過できません。 極性分子やより大きな分子は、脂質や脂肪酸の内層がそれらをブロックするため、細胞や細胞小器官の半透膜を越えて拡散することはできません。

促進拡散により、極性分子または大きな分子を含む物質が制御された方法で細胞に出入りすることができます。

ブドウ糖と アミノ酸たとえば、は細胞機能において重要な役割を果たす大きな分子です。 ブドウ糖は重要な栄養素であり、アミノ酸は細胞分裂を含む多くの細胞プロセスに使用されます。

これらのプロセスを進めるために、促進拡散により、分子は細胞膜や核などの細胞小器官の膜を通過することができます。

酸素などのより小さな分子でさえ、促進拡散の恩恵を受けることができます。 酸素は膜を越えて拡散することができますが、キャリアタンパク質を介した促進拡散は、移動速度を高め、血球と筋肉の機能を助けます。

全体として、これらの膜に埋め込まれたタンパク質は、さまざまな細胞プロセスにおいて重要な役割を果たします。

その他のトピック：

• 二酸化炭素
• 赤血球