Palengvinta difuzija: apibrėžimas, pavyzdys ir veiksniai

Vykdydamos tokias funkcijas kaip augimas, dalijimasis ir sintezė, ląstelės naudoja ir gamina medžiagas, kurios turi sugebėti kirsti ląstelių ir organelių membranas.

Pusiau laidžios ląstelių membranos leidžia kai kurioms molekulėms keliauti per a koncentracijos gradientas nuo didelės koncentracijos membranos pusės iki mažos koncentracijos pusės per paprastą difuziją.

Palengvinta difuzija leidžia kitoms svarbioms molekulėms selektyviai kryžmintis, nes ji naudoja ląstelių membranoje esančius baltymus, kad tam tikros medžiagos galėtų kirsti.

The membranos baltymai palengvintos difuzijos arba formuoja angas membranoje ir kontroliuoja tai, kas gali praeiti, arba aktyviai perneša specifines molekules per membraną. Šis procesas yra ypač svarbus kontroliuojant jonų srautą, nes daugelis ląstelių funkcijų priklauso nuo tam tikrų jonų buvimo, kad vyktų cheminė reakcija.

Be jonų baltymai-nešikliai taip pat gali palengvinti didelių molekulių, tokių kaip gliukozė, perėjimą.

Medžiagos, kurias gamina ląstelė arba kurios jai reikia, gali būti pernešamos per ląstelių ir organelių membranas keliais būdais. Pasyvus transportas nereikalauja energijos sąnaudų ir naudoja koncentracijos gradientą, kad paskatintų molekulių judėjimą.

Viduje konors paprastas difuzijos tipo pasyvus transportas, difuzija vyksta per pusiau laidžią membraną iš šono, kuriame yra didesnė gabenamos medžiagos koncentracija į šoną su maža koncentracija. Medžiaga praeina per membraną koncentracijos gradientu, tačiau kai kurios molekulės yra užblokuotos.

Jei užblokuotos molekulės turi kirsti membraną, nes jos reikalingos kitoje pusėje, palengvinta difuzija gali transportuoti specifines molekules.

Difuzijos metodas veikia per membranoje esančius baltymus, tačiau vis tiek remiasi koncentracijos gradientu, kad būtų užtikrintas molekulinis judėjimas per membraną. Tam nereikia energijos, tačiau baltymai gali būti selektyvūs, kokias molekules jie gabena.

Kartais molekulės turi būti gabenamos per membranas iš mažos koncentracijos pusės į tą, kurios koncentracija yra didelė. Tai prieštarauja koncentracijos gradientui ir reikalauja energijos.

Ląstelės, kurios vykdo aktyvus transportas pagamino energijos ir ją sukaupė adenozino trifosfatas (ATP) molekulės.

Aktyvus transportas yra pagrįstas baltymais, panašiais į tuos, kurie naudojami difuzijai palengvinti, tačiau jie naudoja ATP energiją molekulėms pernešti per membraną prieš koncentracijos gradientą.

Suformavę ryšį su pernešama molekule, jie naudoja a fosfatų grupė nuo ATP pakeisti formą ir nusodinti molekulę kitoje membranos pusėje.

Ląstelių membranos gali leisti praeiti daugybei mažų molekulių, tačiau įkrauti jonai ir didesnės molekulės paprastai yra blokuojami. Palengvinta difuzija yra metodas, kuriuo tokios medžiagos gali patekti į ląsteles ir iš jų išeiti. Į membraną įterpti nešimo baltymai gali palengvinti jonų perėjimą dviem būdais.

Kai kurie baltymai išsidėstę aplink centrinę ištrauką ir sukuria skylę ląstelės plazmos membranoje, atverdami kelią per riebalų rūgštys membranos interjero. Per tokias angas gali praeiti specifiniai jonai, tačiau baltymai nešikliai yra skirti praleisti tik vienos rūšies jonus.

Kiti baltymai nesudaro angų, bet per ląstelių membranas perneša dideles molekules. Perkėlimą vis dar lemia koncentracijos gradientas, tačiau baltymai nešikliai aktyviai jungiasi su jų gabenama medžiaga.

Baltymo dalis, esanti už ląstelės membranos tarpląstelinėje erdvėje, prisijungia prie transportuojamos medžiagos molekulės ir tada ją išleidžia į ląstelės vidų.

Paprastai hidrofobiškas nepolinės membranų riebalų rūgštys blokuoja įkrautų polinių molekulių, tokių kaip natrio jonai, praėjimą. Baltymai nešiotojai, kurie suteikia angas tokiems jonams, pritraukia jonus ir palengvina jų pratekėjimą jonų kanalais.

Jie gali būti skirti ir leisti tik natrio jonams, bet ne kitiems, pavyzdžiui, kalio jonams. Baltymų angos nešančiosios medžiagos taip pat gali kontroliuoti jonų srautą ir išsijungti, kai ląstelei nereikia daugiau jonų.

Gabenant gliukozės molekules, kurios paprastai yra per didelės, kad galėtų praeiti pro membraną, gliukozės nešėjų baltymai turi vietą, kurioje jie gali prisijungti prie gliukozės molekulių. Jie prisitvirtina ir palengvina gliukozės pernešimą per ląstelės membraną. Baltymų nešiklio vieta tampa pralaidžiu membranos tarpeliu, kuris neleidžia gliukozės molekulei kirsti kitur.

Daugialąsčiuose organizmuose esančios ląstelės turi derinti savo veiklą, pavyzdžiui, kada augti ir kada dalytis. Ląstelės šį koordinavimą vykdo signalizuodamos, kokia veikla užsiima ir ko reikia, išskirdamos signalines chemines medžiagas. Palengvinta difuzija padeda signalizuoti ląsteles.

Signalai gali būti vietiniai arba tolimi, turintys įtakos ląstelėms artimiausioje kaimynystėje arba kitų organų ir audinių ląstelėms. Kiekvienu atveju signalinės molekulės keliauja tarp ląstelių ir turi arba patekti į tikslines ląsteles, arba pritvirtinti prie jų membranos, kad perduotų signalą.

Palengvinti difuziniai baltymai gali leisti šioms signalinėms molekulėms prireikus patekti į ląsteles ir uždaryti ryšio kilpą.

Kadangi palengvinta difuzija yra a pasyvus transporto mechanizmas, jį lemia veiksniai, esantys tiesioginėje aplinkoje, kurioje vyksta transportas.

Yra keturi tokie veiksniai:

• Koncentracija: Palengvinta difuzija priklauso nuo potencialios energijos, kurią rodo koncentracijos gradientas. Didesnis skirtumas tarp didelės ir mažos koncentracijos pusių reiškia didesnį gradientą ir greitesnę difuziją.
• Baltymų nešiklio talpa: Ryšio greitis tarp perduodamos medžiagos ir baltymo bei perdavimo greitis turi įtakos difuzijos greičiui.
• Nešėjų baltymų vietų skaičius: Daugiau vietų reiškia didesnę difuzijos galią ir greitesnę difuziją.
• Temperatūra: Cheminės reakcijos priklauso nuo temperatūros, o aukštesnė temperatūra reiškia greitesnę reakcijos eigą ir greitesnę difuziją.

Nors ląstelės gali kontroliuoti baltymų nešiklio vietų skaičių, baltymų nešiklio talpa yra fiksuota ir ląstelė turi ribotą galimybę kontroliuoti proceso temperatūrą ir medžiagos koncentraciją už ląstelė. Gebėjimas uždaryti baltymų nešiklio veiklą tampa svarbus kontroliuojant ląstelių procesus.

Paprasta difuzija rūpinasi ląstelių poreikiais mažų nepolinių molekulių atžvilgiu, tačiau kitos svarbios medžiagos negali lengvai pereiti membranų. Poliarinės molekulės ir didesnės molekulės negali difunduoti per puslaidžiąsias ląstelių ir organelių plazmos membranas, nes vidinis lipidų ir riebalų rūgščių sluoksnis jas blokuoja.

Palengvinta difuzija leidžia medžiagoms su polinėmis ar didelėmis molekulėmis kontroliuotai patekti į ląsteles ir išeiti iš jų.

Gliukozė ir amino rūgštys, pavyzdžiui, yra didelės molekulės, kurios vaidina pagrindinį vaidmenį ląstelių funkcijose. Gliukozė yra svarbi maistinė medžiaga, o aminorūgštys naudojamos daugeliui ląstelių procesų, įskaitant ląstelių dalijimąsi.

Kad šie procesai vyktų, palengvinta difuzija leidžia molekulėms praeiti per ląstelių membranas ir organelių, tokių kaip branduolys, membranas.

Net ir mažesnėms molekulėms, tokioms kaip deguonis, gali būti naudinga palengvinta difuzija. Nors deguonis gali difuziškai pasklisti po membranas, palengvinta difuzija per baltymų nešiklius padidina perdavimo greitį ir padeda atlikti kraujo ląstelių ir raumenų funkcijas.

Apskritai, šie membranoje esantys baltymai vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį atliekant įvairius ląstelių procesus.

Kitos temos:

• Anglies dvideginis
• raudonieji kraujo kūneliai