Cellulaire activiteit is de basis van al het leven. Zelfs de grootste en meest complexe organismen op aarde vertrouwen op de biologische processen die worden uitgevoerd door biljoenen microscopisch kleine cellen. Individuele cellen vervullen hun biologische functies door verschillende materialen van en naar hun meercellige gastheren te transporteren. Sommige stoffen die niet gemakkelijk door het celmembraan kunnen gaan, gebruiken een fascinerende transportmethode die gefaciliteerde diffusie wordt genoemd.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Sommige grote, polaire, elektrisch geladen of in vet onoplosbare moleculen hebben hulp nodig om door het plasmamembraan te diffunderen. Gefaciliteerde diffusie met behulp van dragereiwitten of ionkanalen zorgt ervoor dat deze belangrijke moleculen (zoals glucose) het membraan kunnen passeren.
De huid van een cel
Een dunne laag, het plasmamembraan genaamd, omsluit cellen en handhaaft de integriteit van de cel door celvloeistof of cytoplasma en gespecialiseerde structuren die organellen worden genoemd, te bevatten. Het plasmamembraan regelt ook de stoffen die het binnenste van de cel binnenkomen of verlaten. Cellen hebben verschillende methoden om moleculen door het celmembraan te verplaatsen, en deze methoden vallen in twee algemene categorieën: passief transport en actief transport. Een cel moet energie verbruiken om actief transport te bewerkstelligen, terwijl passief transport geen cellulaire energie vereist. Gefaciliteerde diffusie is een voorbeeld van passief transport.
Moleculen stromen van hoog naar laag
Diffusie is het proces waarbij moleculen op natuurlijke wijze van gebieden met een hoge concentratie naar gebieden met een lage concentratie stromen. Sommige moleculen kunnen echter niet vrij een cel binnenkomen of verlaten onder invloed van een concentratiegradiënt omdat ze dat niet zijn compatibel met het plasmamembraan van de cel, dat minder doorlaatbaar is voor moleculen die groot, polair, elektrisch geladen of onoplosbaar in lipiden. Met gefaciliteerde diffusie kan de cel sommige van deze moleculen "helpen" om door het plasmamembraan te gaan ze te binden aan speciale dragereiwitten of door kanalen te openen tussen de cel en de omgeving milieu.
Glucosefacilitatie
Glucose is een suikermolecuul dat dient als de fundamentele energiebron voor veel cellen. Buiten de cel levert de bloedbaan constant glucose, terwijl in de cel het cellulaire metabolisme voortdurend glucose verbruikt. Als gevolg hiervan blijft de glucoseconcentratie buiten de cel hoger dan de concentratie in de cel, maar het glucosemolecuul is te groot om zonder hulp door het plasmamembraan te gaan. De cel levert dus glucose-specifieke dragereiwitten die zich binden aan glucosemoleculen en hen in staat stellen de cel binnen te gaan.
Ionenkanalen
Gefaciliteerde diffusie via dragereiwitten is gebruikelijk voor een verscheidenheid aan grotere moleculen die niet gemakkelijk door het plasmamembraan kunnen gaan. Voorbeelden zijn fructose en galactose, dit zijn monosachariden zoals glucose; aminozuren, de bouwstenen van eiwitten; en nucleosiden, die nodig zijn voor de synthese van DNA en RNA. Een ander type gefaciliteerde diffusie omvat kanaaleiwitten, die niet binden aan moleculen maar open eerder een kanaal dat het snelle transport van kleinere moleculen en ionen mogelijk maakt, zoals:
- natrium
- kalium
- calcium
- chloor-