Difuzarea facilitată: definiție, exemplu și factori

În timp ce îndeplinesc funcții precum creșterea, divizarea și sinteza, celulele folosesc și produc substanțe care trebuie să poată traversa membranele celulare și organele.

Membranele celulare semipermeabile permit unor molecule să călătorească peste o gradient de concentrație de la latura cu concentrație ridicată a membranei la partea cu concentrație mică prin difuzie simplă.

Difuzie facilitată permite altor molecule importante să se încrucișeze într-un mod selectiv în sensul că folosește proteine ​​încorporate în membrana celulară pentru a permite traversarea anumitor substanțe.

proteine ​​de membrană de difuzie facilitată fie formează deschideri în membrană și controlează ce poate trece, fie transportă în mod activ molecule specifice prin membrană. Acest proces este deosebit de important pentru controlul fluxului de ioni, deoarece multe funcții ale celulelor depind de prezența anumitor ioni pentru a permite să se desfășoare o reacție chimică.

În plus față de ioni, proteinele purtătoare pot facilita, de asemenea, trecerea moleculelor mari, cum ar fi glucoza.

Substanțele pe care celula le produce sau de care are nevoie pot fi transportate peste membranele celulare și organele în mai multe moduri. Transport pasiv nu necesită un aport de energie și folosește gradientul de concentrație pentru a alimenta mișcarea moleculelor.

În simplu tip de difuzie a transportului pasiv, difuzia are loc pe o membrană semipermeabilă din partea cu o concentrație mai mare a substanței transportate în partea cu o concentrație scăzută. Substanța trece prin membrană în josul gradientului de concentrație, dar unele molecule sunt blocate.

Dacă moleculele blocate trebuie să traverseze membrana, deoarece acestea sunt necesare pe cealaltă parte, difuzia facilitată poate transporta molecule specifice.

Metoda de difuzie funcționează prin intermediul proteinelor încorporate în membrană, dar se bazează totuși pe gradientul de concentrație pentru a alimenta mișcarea moleculară prin membrană. Nu necesită energie, dar proteinele pot fi selective în legătură cu moleculele pe care le transportă.

Uneori, moleculele trebuie transportate peste membrane dintr-o parte cu o concentrație scăzută în partea cu o concentrație mare. Acest lucru merge împotriva gradientului de concentrație și necesită energie.

Celulele care se desfășoară transport activ au produs energie și au stocat-o în adenozin trifosfat (ATP) molecule.

Transport activ se bazează pe proteine ​​similare cu cele utilizate pentru difuzarea facilitată, dar utilizează energia din ATP pentru a transporta molecule peste membrană împotriva gradientului de concentrație.

După formarea unei legături cu molecula care urmează să fie transportată, ei folosesc un grupa fosfat de la ATP pentru a schimba forma și a depune molecula pe cealaltă parte a membranei.

Membranele celulare poate permite trecerea multor molecule mici, dar ionii încărcați și moleculele mai mari sunt în general blocate. Difuzia facilitată este o metodă prin care astfel de substanțe pot intra și ieși din celule. Proteinele purtătoare încorporate în membrană pot facilita trecerea ionilor în două moduri.

Unele proteine ​​sunt dispuse în jurul unui pasaj central și creează o gaură în membrana plasmatică a celulei, deschizând o cale prin acizi grași a interiorului membranei. Ionii specifici pot trece prin astfel de deschideri, dar proteinele purtătoare sunt concepute pentru a lăsa să treacă un singur tip de ioni.

Alte proteine ​​nu formează deschideri, ci transportă molecule mari prin membranele celulare. Transferul este încă alimentat de un gradient de concentrație, dar proteinele purtătoare se leagă activ de substanța pe care o transportă.

Partea proteinei care se află în afara membranei celulare din spațiul extracelular se leagă de molecula substanței care urmează să fie transportată și apoi o eliberează în interiorul celulei.

În mod normal hidrofob acizii grași nepolari ai membranelor blochează trecerea moleculelor polare încărcate, cum ar fi ionii de sodiu. Proteinele purtătoare care asigură deschideri pentru astfel de ioni atrag ionii și facilitează trecerea lor prin canalele ionice.

Acestea pot fi proiectate pentru și lăsa să treacă numai ioni de sodiu, dar nu și alții, cum ar fi ioni de potasiu. Deschiderile de proteine ​​purtătoare pot, de asemenea, controla fluxul de ioni, oprindu-se atunci când celula nu are nevoie de mai mulți ioni.

Pentru transportul moleculelor de glucoză, care sunt în mod normal prea mari pentru a trece prin membrană, proteine ​​transportoare de glucoză au un site unde se pot lega de moleculele de glucoză. Se atașează și facilitează transportul glucozei pe membrana celulară. Localizarea unei proteine ​​purtătoare devine un gol permeabil în membrană care nu permite moleculei de glucoză să treacă în altă parte.

Celulele din organismele multicelulare trebuie să își coordoneze activitățile, cum ar fi când să crească și când să se împartă. Celulele realizează această coordonare semnalând în ce fel de activitate sunt angajate și ce este necesar, eliberând substanțe chimice de semnalizare. Difuzarea facilitată ajută la semnalizarea celulară.

Semnalele pot fi locale sau la distanță mare, afectând celulele din vecinătatea imediată sau celulele din alte organe și țesuturi. În fiecare caz, moleculele de semnalizare se deplasează între celule și trebuie fie să pătrundă în celulele țintă, fie să se atașeze la membrana lor pentru a le transmite semnalul.

Proteinele de difuzie facilitate pot permite acestor molecule de semnalizare să intre în celule după cum este necesar și să închidă bucla de comunicare.

Deoarece difuzarea facilitată este o mecanism de transport pasiv, este guvernat de factori din mediul imediat în care are loc transportul.

Există patru astfel de factori:

• Concentraţie: Difuzia facilitată se bazează pe energia potențială reprezentată de gradientul de concentrație. O diferență mai mare între laturile cu concentrație mare și joasă înseamnă un gradient mai mare și o difuzie mai rapidă.
• Capacitatea proteinei purtătoare: Viteza de legare între substanța care urmează să fie transferată și proteină împreună cu viteza de transfer afectează viteza de difuzie.
• Numărul de situri proteice purtătoare: Mai multe site-uri înseamnă o capacitate de difuzie mai mare și o difuzie mai rapidă
• Temperatura: Reacțiile chimice sunt dependente de temperatură, iar o temperatură mai mare înseamnă un progres mai rapid al reacției și o difuzie mai rapidă.

În timp ce celulele pot controla numărul de situri proteice purtătoare, capacitatea proteinei purtătoare este fixă, iar celula are o capacitate limitată de a controla temperatura procesului și concentrația substanței în afara celulă. Capacitatea de a închide activitatea sitului proteinei purtătoare devine importantă pentru controlul proceselor celulare.

Difuzia simplă are grijă de nevoile celulare în ceea ce privește moleculele nepolare mici, dar alte substanțe importante nu pot trece cu ușurință membranele. Moleculele polare și moleculele mai mari nu se pot difuza pe membranele plasmatice semipermeabile ale celulelor și organelor, deoarece stratul interior de lipide și acizi grași le blochează.

Difuzia facilitată permite substanțelor cu molecule polare sau mari să intre și să iasă din celule într-un mod controlat.

Glucoza si aminoacizi, de exemplu, sunt molecule mari care joacă un rol cheie în funcțiile celulare. Glucoza este un nutrient important, iar aminoacizii sunt utilizați pentru multe procese celulare, inclusiv divizarea celulelor.

Pentru ca aceste procese să se desfășoare, difuzarea facilitată permite moleculelor să treacă prin membranele celulare și membranele organelor, cum ar fi nucleul.

Chiar și molecule mai mici, cum ar fi oxigenul, pot beneficia de difuzarea facilitată. Deși oxigenul se poate difuza între membrane, difuzarea facilitată prin proteinele purtătoare crește rata de transfer și ajută la funcțiile celulelor sanguine și ale mușchilor.

În general, aceste proteine ​​încorporate în membrană joacă un rol vital într-o varietate de procese celulare.

Alte subiecte:

• Dioxid de carbon
• globule rosii