Veicināta difūzija: definīcija, piemērs un faktori

Veicot tādas funkcijas kā augšana, dalīšanās un sintēze, šūnas izmanto un ražo vielas, kurām jāspēj šķērsot šūnu un organellu membrānas.

Puscaurlaidīgas šūnu membrānas ļauj dažām molekulām pārvietoties pa a koncentrācijas gradients no membrānas augstas koncentrācijas puses līdz zemas koncentrācijas pusei, veicot vienkāršu difūziju.

Veicināta difūzija ļauj citām svarīgām molekulām selektīvi šķērsot, jo tā izmanto šūnu membrānā iestrādātos proteīnus, lai ļautu šķērsot noteiktas vielas.

The membrānas olbaltumvielas atvieglo difūzija vai nu veido atveres membrānā un kontrolē to, kas var iziet, vai arī tās aktīvi pārvadā noteiktas molekulas caur membrānu. Šis process ir īpaši svarīgs, lai kontrolētu jonu plūsmu, jo daudzas šūnu funkcijas ir atkarīgas no noteiktu jonu klātbūtnes, lai ļautu turpināt ķīmisko reakciju.

Papildus joniem nesējproteīni var arī atvieglot lielu molekulu, piemēram, glikozes, pāreju.

Vielas, kuras šūna ražo vai kas tai nepieciešamas, var pārvadāt pa šūnu un organellu membrānām vairākos veidos.

Iekš vienkārši difūzijas veids pasīvā transporta, difūzija notiek pāri puscaurlaidīgai membrānai no sāniem ar lielāku transportētās vielas koncentrāciju uz sānu ar zemu koncentrāciju. Viela iziet cauri membrānai pa koncentrācijas gradientu, bet dažas molekulas ir bloķētas.

Ja bloķētajām molekulām ir jāšķērso membrāna, jo tās ir vajadzīgas otrā pusē, atvieglota difūzija var transportēt noteiktas molekulas.

Difūzijas metode darbojas caur membrānā iestrādātiem proteīniem, taču tā joprojām balstās uz koncentrācijas gradientu, lai nodrošinātu molekulāro kustību visā membrānā. Tam nav nepieciešama enerģija, bet olbaltumvielas var būt selektīvas attiecībā uz molekulām, kuras tās transportē.

Dažreiz molekulas jāpārvadā pa membrānām no sāniem ar zemu koncentrāciju uz sāniem, kur ir augsta koncentrācija. Tas ir pretrunā ar koncentrācijas gradientu un prasa enerģiju.

Šūnas, kas veic aktīvs transports ir saražojuši enerģiju un to uzkrājuši adenozīna trifosfāts (ATP) molekulas.

Aktīvs transports ir balstīts uz olbaltumvielām, kas ir līdzīgas tām, kuras izmanto difūzijas atvieglošanai, taču tās izmanto ATP enerģiju, lai molekulas pārvestu caur membrānu pret koncentrācijas gradientu.

Pēc saites izveidošanas ar transportējamo molekulu viņi izmanto a fosfātu grupa no ATP, lai mainītu formu un nogulsnētu molekulu membrānas otrā pusē.

Šūnu membrānas var ļaut iziet daudzām mazām molekulām, bet lādētie joni un lielākas molekulas parasti tiek bloķētas. Veicināta difūzija ir metode, ar kuras palīdzību šādas vielas var iekļūt šūnās un iziet no tām. Membrānā iestrādātie nesējproteīni var atvieglot jonu pāreju divos veidos.

Daži proteīni ir izvietoti ap centrālo eju un veido caurumu šūnas plazmas membrānā, atverot ceļu caur taukskābes no membrānas iekšpuses. Konkrēti joni var iziet caur šādām atverēm, bet nesējproteīni ir paredzēti, lai izlaistu tikai viena veida jonus.

Citi proteīni neveido atveres, bet lielās molekulas transportē caur šūnu membrānām. Pārnešanu joprojām nodrošina koncentrācijas gradients, bet nesējproteīni aktīvi savienojas ar vielu, kuru tie pārvadā.

Olbaltumvielu daļa, kas atrodas ārpus šūnas membrānas ārpusšūnu telpā, saistās ar transportējamās vielas molekulu un pēc tam izlaiž to šūnu iekšienē.

Parasti hidrofobisks membrānu nepolārās taukskābes bloķē lādētu polāro molekulu, piemēram, nātrija jonu, pāreju. Nesējproteīni, kas nodrošina atveres šādiem joniem, piesaista jonus un atvieglo to pāreju caur jonu kanāliem.

Tie var būt paredzēti tikai nātrija joniem un ļauj tiem iziet cauri citiem, piemēram, kālija joniem. Pārnēsātāja olbaltumvielu atveres var arī kontrolēt jonu plūsmu, izslēdzoties, kad šūnai nav nepieciešami vairāk jonu.

Glikozes molekulu transportēšanai, kas parasti ir pārāk lielas, lai izietu caur membrānu, glikozes nesējproteīni ir vieta, kur tie var saistīties ar glikozes molekulām. Viņi piestiprina sevi un atvieglo glikozes transportēšanu pa šūnu membrānu. Proteīna nesēja atrašanās vieta kļūst par caurlaidīgu spraugu membrānā, kas neļauj glikozes molekulai šķērsot citur.

Šūnām daudzšūnu organismos ir jākoordinē sava darbība, piemēram, kad augt un kad dalīties. Šūnas veic šo koordināciju, dodot signālu par to, kāda veida aktivitāti viņi veic un kas ir vajadzīgs, atbrīvojot signālķimikālijas. Veicināta difūzija palīdz ar šūnu signālu.

Signāli var būt lokāli vai tālsatiksmes, ietekmējot tiešā tuvumā esošās šūnas vai citu orgānu un audu šūnas. Katrā gadījumā signālmolekulas pārvietojas starp šūnām, un signāla piegādei tām vai nu jāieiet mērķa šūnās, vai arī jāpiestiprina pie to membrānas.

Atviegloti difūzijas proteīni var ļaut šīm signālmolekulām pēc vajadzības iekļūt šūnās un aizvērt sakaru loku.

Jo atvieglota difūzija ir a pasīvā transporta mehānisms, to regulē faktori tiešajā vidē, kur notiek transports.

Ir četri šādi faktori:

• Koncentrācija: Veicināta difūzija ir atkarīga no potenciālās enerģijas, ko attēlo koncentrācijas gradients. Lielāka atšķirība starp augstas un zemas koncentrācijas pusēm nozīmē lielāku gradientu un ātrāku difūziju.
• Pārnēsātāja olbaltumvielu ietilpība: Saistīšanās ātrums starp pārvietojamo vielu un olbaltumvielu kopā ar pārneses ātrumu ietekmē difūzijas ātrumu.
• Proteīna nesēju vietu skaits: Vairāk vietņu nozīmē lielāku difūzijas spēju un ātrāku difūziju.
• Temperatūra: Ķīmiskās reakcijas ir atkarīgas no temperatūras, un augstāka temperatūra nozīmē ātrāku reakcijas progresu un ātrāku difūziju.

Kamēr šūnas var kontrolēt nesējproteīna vietu skaitu, proteīna nesēja spēja ir fiksēta, un Šūnai ir ierobežotas iespējas kontrolēt procesa temperatūru un vielas koncentrāciju ārpus šūna. Spēja slēgt proteīna nesēja vietas aktivitāti kļūst svarīga, lai kontrolētu šūnu procesus.

Vienkārša difūzija rūpējas par šūnu vajadzībām attiecībā uz mazām nepolārām molekulām, taču citas svarīgas vielas nevar viegli šķērsot membrānas. Polārās molekulas un lielākas molekulas nevar difundēt pa puscaurlaidīgām šūnu un organoīdu plazmas membrānām, jo ​​lipīdu un taukskābju iekšējais slānis tās bloķē.

Atvieglota difūzija ļauj vielām ar polārām vai lielām molekulām kontrolētā veidā iekļūt šūnās un iziet no tās.

Glikoze un aminoskābes, piemēram, ir lielas molekulas, kurām ir galvenā loma šūnu funkcijās. Glikoze ir svarīga barības viela, un aminoskābes tiek izmantotas daudziem šūnu procesiem, ieskaitot šūnu dalīšanos.

Lai šie procesi noritētu, atvieglota difūzija ļauj molekulām iziet cauri šūnu membrānām un organoīdu membrānām, piemēram, kodolam.

Atvieglota difūzija var gūt labumu pat mazākām molekulām, piemēram, skābeklim. Lai gan skābeklis var difundēt pa membrānām, atvieglota difūzija ar nesējproteīniem palielina pārneses ātrumu un palīdz asins šūnu un muskuļu funkcijās.

Kopumā šīm membrānās iegūtajām olbaltumvielām ir būtiska loma dažādos šūnu procesos.

Citas tēmas:

• Oglekļa dioksīds
• Sarkanās asins šūnas