Ułatwiona dyfuzja: definicja, przykład i czynniki

Podczas pełnienia funkcji, takich jak wzrost, podział i synteza, komórki wykorzystują i produkują substancje, które muszą być w stanie przejść przez błony komórkowe i organelle.

Półprzepuszczalne błony komórkowe umożliwiają niektórym cząsteczkom przemieszczanie się przez gradient stężenia od strony membrany o wysokim stężeniu do strony o niskim stężeniu poprzez prostą dyfuzję.

Ułatwiona dyfuzja umożliwia krzyżowanie się innych ważnych cząsteczek w selektywny sposób, ponieważ wykorzystuje białka osadzone w błonie komórkowej, aby umożliwić przenikanie określonych substancji.

białka błonowe ułatwionej dyfuzji albo tworzą otwory w błonie i kontrolują to, co może przejść, albo aktywnie przenoszą określone cząsteczki przez błonę. Proces ten jest szczególnie ważny dla kontrolowania przepływu jonów, ponieważ wiele funkcji komórki zależy od obecności pewnych jonów, które umożliwiają przebieg reakcji chemicznej.

Oprócz jonów białka nośnikowe mogą również ułatwiać przechodzenie dużych cząsteczek, takich jak glukoza.

Substancje, które komórka produkuje lub których potrzebuje, mogą być transportowane przez błony komórkowe i organelle na kilka sposobów. Transport pasywny nie wymaga wkładu energii i wykorzystuje gradient stężenia do napędzania ruchu cząsteczek.

w prosty dyfuzyjny typ transportu pasywnego, dyfuzja odbywa się przez błonę półprzepuszczalną od strony o wyższym stężeniu transportowanej substancji do strony o niskim stężeniu. Substancja przechodzi przez błonę zgodnie z gradientem stężenia, ale niektóre cząsteczki są blokowane.

Jeśli zablokowane cząsteczki muszą przejść przez błonę, ponieważ są potrzebne po drugiej stronie, ułatwiona dyfuzja może przenosić określone cząsteczki.

Metoda dyfuzyjna działa poprzez białka osadzone w błonie, ale nadal opiera się na gradiencie stężeń, aby napędzać ruch molekularny przez błonę. Nie wymaga energii, ale białka mogą selektywnie określać, które cząsteczki transportują.

Czasami cząsteczki muszą być transportowane przez błony od strony o niskim stężeniu do strony o wysokim stężeniu. Jest to sprzeczne z gradientem stężenia i wymaga energii.

Komórki, które wykonują transport aktywny wyprodukowali energię i zmagazynowali ją w adenozynotrifosforan (ATP) molekuły.

Transport aktywny opiera się na białkach podobnych do tych używanych do dyfuzji ułatwionej, ale wykorzystują one energię z ATP do przenoszenia cząsteczek przez błonę wbrew gradientowi stężeń.

Po utworzeniu wiązania z transportowaną cząsteczką używają a grupa fosforanowa od ATP, aby zmienić kształt i osadzić cząsteczkę po drugiej stronie membrany.

Błony komórkowe może umożliwić przejście wielu małych cząsteczek, ale naładowane jony i większe cząsteczki są na ogół zablokowane. Ułatwiona dyfuzja to metoda, dzięki której takie substancje mogą wnikać i opuszczać komórki. Białka nośnikowe osadzone w błonie mogą ułatwiać przechodzenie jonów na dwa sposoby.

Niektóre białka są rozmieszczone wokół centralnego kanału i tworzą dziurę w błonie komórkowej komórki, otwierając drogę przez Kwasy tłuszczowe wnętrza membrany. Określone jony mogą przechodzić przez takie otwory, ale białka nośnikowe są zaprojektowane tak, aby przepuszczać tylko jeden rodzaj jonów.

Inne białka nie tworzą otworów, ale transportują duże cząsteczki przez błony komórkowe. Transfer jest nadal zasilany gradientem stężeń, ale białka nośnikowe aktywnie łączą się z transportowaną substancją.

Część białka znajdująca się poza błoną komórkową w przestrzeni pozakomórkowej wiąże się z cząsteczką transportowanej substancji, a następnie uwalnia ją do wnętrza komórki.

Zwykle hydrofobowy niepolarne kwasy tłuszczowe błon blokują przechodzenie naładowanych cząsteczek polarnych, takich jak jony sodu. Białka nośnikowe, które zapewniają otwory dla takich jonów, przyciągają jony i ułatwiają ich przechodzenie przez kanały jonowe.

Mogą być zaprojektowane i przepuszczać tylko jony sodu, ale nie inne, takie jak jony potasu. Otwory na białka nośnikowe mogą również kontrolować przepływ jonów, zamykając się, gdy komórka nie potrzebuje więcej jonów.

Do transportu cząsteczek glukozy, które zwykle są zbyt duże, aby przejść przez błonę, białka transportujące glukozę mają miejsce, w którym mogą wiązać się z cząsteczkami glukozy. Przyczepiają się i ułatwiają transport glukozy przez błonę komórkową. Lokalizacja białka nośnikowego staje się przepuszczalną szczeliną w błonie, która nie pozwala cząsteczce glukozy przejść w inne miejsce.

Komórki w organizmach wielokomórkowych muszą koordynować swoje działania, np. kiedy rosną, a kiedy dzielić. Komórki osiągają tę koordynację, sygnalizując, w jaki rodzaj aktywności są zaangażowane i co jest potrzebne, uwalniając chemikalia sygnalizacyjne. Ułatwiona dyfuzja pomaga w sygnalizacji komórkowej.

Sygnały mogą być lokalne lub dalekosiężne, wpływając na komórki w bezpośrednim sąsiedztwie lub komórki w innych narządach i tkankach. W każdym przypadku cząsteczki sygnalizacyjne przemieszczają się między komórkami i muszą albo wejść do komórek docelowych, albo przyłączyć się do ich błony, aby dostarczyć swój sygnał.

Ułatwione białka dyfuzyjne mogą umożliwić tym cząsteczkom sygnalizacyjnym wejście do komórek w razie potrzeby i zamknięcie pętli komunikacyjnej.

Ponieważ ułatwiona dyfuzja jest pasywny mechanizm transportowyrządzą nią czynniki z najbliższego otoczenia, w którym odbywa się transport.

Istnieją cztery takie czynniki:

• Stężenie: Ułatwiona dyfuzja opiera się na energii potencjalnej reprezentowanej przez gradient stężenia. Większa różnica pomiędzy stroną wysokiego i niskiego stężenia oznacza większy gradient i szybszą dyfuzję.
• Pojemność białka nośnikowego: Szybkość wiązania między przenoszoną substancją a białkiem wraz z szybkością przenoszenia wpływa na szybkość dyfuzji.
• Liczba miejsc białka nośnikowego: Więcej miejsc oznacza wyższą zdolność dyfuzji i szybszą dyfuzję.
• Temperatura: Reakcje chemiczne są zależne od temperatury, a wyższa temperatura oznacza szybszy postęp reakcji i szybszą dyfuzję.

Chociaż komórki mogą kontrolować liczbę miejsc białka nośnikowego, pojemność białka nośnikowego jest stała, a ogniwo ma ograniczoną zdolność do kontrolowania temperatury procesu i stężenia substancji na zewnątrz komórka. Zdolność do zamykania aktywności miejscowej białka nośnikowego staje się istotna dla kontrolowania procesów komórkowych.

Prosta dyfuzja zaspokaja potrzeby komórek w postaci małych niepolarnych cząsteczek, ale inne ważne substancje nie mogą łatwo przenikać przez błony. Cząsteczki polarne i większe nie mogą dyfundować przez półprzepuszczalne błony komórkowe komórek i organelli, ponieważ blokuje je wewnętrzna warstwa lipidów i kwasów tłuszczowych.

Ułatwiona dyfuzja umożliwia substancjom o polarnych lub dużych cząsteczkach wchodzenie i wychodzenie z komórek w kontrolowany sposób.

Glukoza i aminokwasy, na przykład, to duże cząsteczki, które odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu komórki. Glukoza jest ważnym składnikiem odżywczym, a aminokwasy są wykorzystywane w wielu procesach komórkowych, w tym w podziale komórek.

Aby te procesy mogły przebiegać, ułatwiona dyfuzja umożliwia cząsteczkom przechodzenie przez błony komórkowe i błony organelli, takie jak jądro.

Nawet mniejsze cząsteczki, takie jak tlen, mogą skorzystać na ułatwionej dyfuzji. Chociaż tlen może dyfundować przez błony, ułatwiona dyfuzja przez białka nośnikowe zwiększa szybkość transferu i pomaga w funkcjonowaniu komórek krwi i mięśni.

Ogólnie rzecz biorąc, te osadzone w błonie białka odgrywają istotną rolę w różnych procesach komórkowych.

Inne tematy:

• Dwutlenek węgla
• Czerwone krwinki