გამარტივებული დიფუზია: განმარტება, მაგალითი და ფაქტორები

ფუნქციების განხორციელებისას, როგორიცაა ზრდა, გაყოფა და სინთეზი, უჯრედები იყენებენ და აწარმოებენ ნივთიერებებს, რომლებსაც უნდა შეეძლოთ უჯრედისა და ორგანოს მემბრანების გადაკვეთა.

ნახევრად გამტარი უჯრედის მემბრანები საშუალებას აძლევს ზოგიერთ მოლეკულას გადაადგილდეს ა კონცენტრაციის გრადიენტი მემბრანის მაღალი კონცენტრაციის მხრიდან დაბალი კონცენტრაციის მხარეს მარტივი დიფუზიის გზით.

გამარტივებული დიფუზია საშუალებას აძლევს სხვა მნიშვნელოვან მოლეკულებს გადაკვეთონ შერჩევით, რადგან ის იყენებს უჯრედულ მემბრანაში ჩაშენებულ ცილებს, რათა გარკვეული ნივთიერებების გადაკვეთა მოხდეს.

გარსის ცილები გამარტივებული დიფუზია ან ქმნის მემბრანის ღიობებს და აკონტროლებს რა შეიძლება გაიაროს, ან ისინი აქტიურად ატარებენ სპეციფიკურ მოლეკულებს გარსის გავლით. ეს პროცესი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია იონების ნაკადის კონტროლისთვის, რადგან მრავალი უჯრედის ფუნქცია დამოკიდებულია გარკვეული იონების არსებობაზე, რაც საშუალებას მისცემს ქიმიური რეაქცია გაგრძელდეს.

იონების გარდა, გადამზიდავ ცილებს ასევე შეუძლიათ ხელი შეუწყონ დიდი მოლეკულების გავლას, როგორიცაა გლუკოზა.

ნივთიერებები, რომლებსაც უჯრედი აწარმოებს ან რომ სჭირდება, შეიძლება გადაადგილდეს უჯრედისა და ორგანოს მემბრანებზე რამდენიმე გზით. პასიური ტრანსპორტი არ საჭიროებს ენერგიის შეყვანას და იყენებს კონცენტრაციის გრადიენტს მოლეკულების მოძრაობის გასაძლიერებლად.

იმ მარტივი პასიური ტრანსპორტის დიფუზიური ტიპი, დიფუზია ხდება ნახევარგამტარი მემბრანის გასწვრივ იმ მხრიდან, რომელსაც გადააქვს ნივთიერება უფრო მაღალი კონცენტრაციით, დაბალი კონცენტრაციით. ნივთიერება გადის მემბრანში კონცენტრაციის გრადიენტის ქვემოთ, მაგრამ ზოგიერთი მოლეკულა დაბლოკილია.

თუ დაბლოკილმა მოლეკულებმა მემბრანის გადაკვეთა მოუწიათ, რადგან ისინი მეორე მხარეს სჭირდებათ, გამარტივებულ დიფუზიას შეუძლია კონკრეტული მოლეკულების გადატანა.

დიფუზიის მეთოდი მუშაობს მემბრანაში ჩართული ცილების საშუალებით, მაგრამ მაინც ეყრდნობა კონცენტრაციის გრადიენტს, რომ აწარმოოს მოლეკულური მოძრაობა მემბრანის გასწვრივ. ეს არ საჭიროებს ენერგიას, მაგრამ ცილები შეიძლება იყოს შერჩევითი იმის შესახებ, თუ რომელი მოლეკულების ტრანსპორტირებას ახდენენ ისინი.

ზოგჯერ მოლეკულების გადატანა ხდება მემბრანებზე დაბალი კონცენტრაციის მხრიდან იმ მხარეს, რომელსაც აქვს მაღალი კონცენტრაცია. ეს ეწინააღმდეგება კონცენტრაციის გრადიენტს და მოითხოვს ენერგიას.

უჯრედები, რომლებიც ახორციელებენ აქტიური ტრანსპორტი წარმოქმნეს ენერგია და შეინახეს იგი ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) მოლეკულები.

Აქტიური ტრანსპორტი ემყარება პროტეინებს, რომლებიც მსგავსია გამარტივებული დიფუზიისთვის, მაგრამ ისინი იყენებენ ენერგიას ATP– დან მოლეკულების გადასატანად მემბრანის კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ.

ტრანსპორტირების მოლეკულასთან კავშირის შექმნის შემდეგ ისინი იყენებენ ა ფოსფატის ჯგუფი ATP– დან ფორმის შესაცვლელად და მოლეკულის მემბრანის მეორე მხარეს განთავსება.

უჯრედის მემბრანა შეუძლია მრავალი მცირე მოლეკულის გავლის შესაძლებლობა, მაგრამ დამუხტული იონები და უფრო დიდი მოლეკულები ზოგადად ბლოკირებულია. გამარტივებული დიფუზია არის მეთოდი, რომლის საშუალებითაც ასეთ ნივთიერებებს შეუძლიათ უჯრედებში შესვლა და გასვლა. მემბრანაში ჩასმული მატარებელი ცილები ხელს უწყობს იონების გადასვლას ორი გზით.

ზოგიერთი ცილა განლაგებულია ცენტრალური გადასასვლელის გარშემო და ქმნის უჯრედს პლაზმის მემბრანაში და ხსნის გზას ცხიმოვანი მჟავები გარსის ინტერიერი. სპეციფიკურ იონებს შეუძლიათ გაიარონ ასეთი ღიობები, მაგრამ გადამზიდავი ცილები შექმნილია იმისთვის, რომ მხოლოდ ერთი სახის იონმა გაიაროს.

სხვა ცილები არ ქმნის ღიობებს, მაგრამ უჯრედული მემბრანის საშუალებით გადააქვთ დიდი მოლეკულები. ტრანსფერს კვლავ ახდენს კონცენტრაციის გრადიენტი, მაგრამ გადამზიდავი ცილები აქტიურად უკავშირდება მათ გადამტან ნივთიერებას.

ცილის ნაწილი, რომელიც უჯრედგარულ სივრცეში უჯრედის მემბრანის გარეთ არის, უკავშირდება გადასაზიდი ნივთიერების მოლეკულას და შემდეგ ათავისუფლებს მას უჯრედის ინტერიერში.

ჩვეულებრივ ჰიდროფობიური გარსების არაპოლარული ცხიმოვანი მჟავები ბლოკავს დამუხტული პოლარული მოლეკულების, მაგალითად, ნატრიუმის იონების გავლას. მატარებელი ცილები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ამგვარი იონების ღიობებს, იზიდავს იონებს და ხელს უწყობს მათ იონურ არხებს.

ისინი შეიძლება შექმნილი იყოს და უშვებენ მხოლოდ ნატრიუმის იონებს, მაგრამ არა სხვებს, მაგალითად კალიუმის იონებს. მატარებლის ცილის ღიობებმა შეიძლება ასევე გააკონტროლოს იონების ნაკადის გათიშვა, როდესაც უჯრედს არ სჭირდება მეტი იონი.

გლუკოზის მოლეკულების ტრანსპორტირებისთვის, რომლებიც ჩვეულებრივ ძალიან დიდია გარსის გავლისთვის, გლუკოზის გადამტანი ცილები ჰქონდეს ადგილი, სადაც მათ შეუძლიათ დაერთონ გლუკოზის მოლეკულებს. ისინი თავს იკავებენ და ხელს უწყობენ გლუკოზის ტრანსპორტირებას უჯრედის მემბრანაზე. მატარებლის ცილის ადგილმდებარეობა ხდება მემბრანის გამტარი უფსკრული, რაც არ იძლევა გლუკოზის მოლეკულის სხვაგან გადაკვეთის საშუალებას.

უჯრედულ უჯრედებში არსებულ უჯრედებს უწევთ თავიანთი საქმიანობის კოორდინაცია, მაგალითად, როდის უნდა გაიზარდონ და როდის გაიყონ. უჯრედები ამ კოორდინაციას ასრულებენ იმის ნიშნით, თუ რა სახის საქმიანობას ეწევიან და რა არის საჭირო, სასიგნალო ქიმიკატების გამოყოფით. გამარტივებული დიფუზია ხელს უწყობს უჯრედის სიგნალს.

სიგნალები შეიძლება იყოს ადგილობრივი ან შორი მანძილი, რაც გავლენას ახდენს უშუალო სამეზობლოში არსებულ უჯრედებზე ან სხვა ორგანოებისა და ქსოვილების უჯრედებზე. თითოეულ შემთხვევაში, სასიგნალო მოლეკულები მოძრაობენ უჯრედებს შორის და ან უნდა შევიდნენ სამიზნე უჯრედებში ან დაერთონ მათ მემბრანს, რომ გადასცენ თავიანთი სიგნალი.

გამარტივებულ დიფუზიურ პროტეინებს შეუძლიათ ამ სასიგნალო მოლეკულების საშუალებით საჭიროების შემთხვევაში შევიდნენ უჯრედებში და დახურონ საკომუნიკაციო ციკლი.

რადგან გამარტივებული დიფუზია არის ა პასიური ტრანსპორტირების მექანიზმი, მას რეგულირდება უშუალო გარემოში არსებული ფაქტორები, სადაც ხდება ტრანსპორტი.

არსებობს ოთხი ასეთი ფაქტორი:

• კონცენტრაცია: გამარტივებული დიფუზია ეყრდნობა პოტენციურ ენერგიას, რომელიც წარმოდგენილია კონცენტრაციის გრადიენტით. მაღალი და დაბალი კონცენტრაციის მხარეებს შორის მეტი განსხვავება ნიშნავს უფრო მაღალ გრადიენტურ და სწრაფ დიფუზიას.
• გადამზიდველის პროტეინის მოცულობა: გადასაზიდი ნივთიერებისა და ცილას შორის შეკავშირების სიჩქარე გადაცემის სიჩქარესთან ერთად გავლენას ახდენს დიფუზიის სიჩქარეზე.
• გადამზიდავი ცილების საიტების რაოდენობა: მეტი საიტები ნიშნავს დიფუზიის მაღალ შესაძლებლობას და უფრო სწრაფ დიფუზიას.
• ტემპერატურა: ქიმიური რეაქციები დამოკიდებულია ტემპერატურაზე და უფრო მაღალი ტემპერატურა ნიშნავს რეაქციის სწრაფ პროგრესს და უფრო სწრაფ დიფუზიას.

მიუხედავად იმისა, რომ უჯრედებს შეუძლიათ გააკონტროლონ გადამზიდავი ცილების საიტების რაოდენობა, გადამზიდავი ცილის ტევადობა ფიქსირდება და ა.შ. უჯრედს შეზღუდული შესაძლებლობა აქვს გააკონტროლოს პროცესის ტემპერატურა და ნივთიერების კონცენტრაცია გარედან საკანი გადამზიდავი ცილის საიტის აქტივობის დახურვის უნარი მნიშვნელოვანი ხდება უჯრედის პროცესების კონტროლისთვის.

მარტივი დიფუზია ზრუნავს უჯრედის საჭიროებებზე მცირე არაპოლარული მოლეკულების თვალსაზრისით, მაგრამ სხვა მნიშვნელოვან ნივთიერებებს არ შეუძლიათ ადვილად გადალახონ მემბრანები. პოლარული მოლეკულები და უფრო დიდი მოლეკულები ვერ დიფუზირებენ უჯრედების და ორგანელეთა ნახევრად გამტარ პლაზმურ მემბრანებში, რადგან ლიპიდების და ცხიმოვანი მჟავების შიდა ფენა მათ ბლოკავს.

გამარტივებული დიფუზია საშუალებას იძლევა პოლარული ან დიდი მოლეკულების მქონე ნივთიერებებს შევიდნენ და გამოვიდნენ უჯრედებში კონტროლირებადი გზით.

გლუკოზა და ამინომჟავებისმაგალითად, არის დიდი მოლეკულები, რომლებიც საკვანძო როლს ასრულებენ უჯრედების ფუნქციონირებაში. გლუკოზა მნიშვნელოვანი საკვები ნივთიერებაა და ამინომჟავები გამოიყენება მრავალი უჯრედული პროცესისთვის, უჯრედების გაყოფის ჩათვლით.

ამ პროცესების გასაგრძელებლად, გამარტივებული დიფუზია საშუალებას აძლევს მოლეკულას გაიაროს უჯრედული მემბრანები და ორგანულთა მემბრანები, მაგალითად, ბირთვი.

მცირე ზომის მოლეკულებს, როგორიცაა ჟანგბადი, შეიძლება ისარგებლონ გამარტივებული დიფუზიით. მიუხედავად იმისა, რომ ჟანგბადს შეუძლია დიფუზია გარსებზე, გამტარ ცილების საშუალებით დიფუზია ზრდის გადაცემის სიჩქარეს და ეხმარება სისხლის უჯრედების და კუნთების ფუნქციონირებას.

საერთო ჯამში, ეს მემბრანაში ჩასმული ცილები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ უჯრედების სხვადასხვა პროცესებში.

სხვა თემები:

• Ნახშირორჟანგი
• სისხლის წითელი უჯრედები