Содействие распространению: определение, пример и факторы

Выполняя такие функции, как рост, деление и синтез, клетки используют и производят вещества, которые должны пересекать мембраны клеток и органелл.

Полупроницаемые клеточные мембраны позволяют некоторым молекулам перемещаться через градиент концентрации от стороны мембраны с высокой концентрацией к стороне с низкой концентрацией посредством простой диффузии.

Облегченная диффузия позволяет другим важным молекулам избирательно пересекаться, поскольку он использует белки, встроенные в клеточную мембрану, чтобы позволить определенным веществам пересекаться.

В мембранные белки облегченной диффузии либо образуют отверстия в мембране и контролируют то, что может проходить, либо активно переносят определенные молекулы через мембрану. Этот процесс особенно важен для управления потоком ионов, поскольку многие функции клеток зависят от присутствия определенных ионов, позволяющих протекать химической реакции.

Помимо ионов, белки-носители также могут способствовать прохождению больших молекул, таких как глюкоза.

Вещества, которые производит клетка или в которых она нуждается, могут переноситься через мембраны клеток и органелл несколькими способами. Пассивный транспорт не требует ввода энергии и использует градиент концентрации для движения молекул.

в просто диффузионный тип пассивного транспорта, диффузия происходит через полупроницаемую мембрану со стороны с более высокой концентрацией транспортируемого вещества в сторону с низкой концентрацией. Вещество проходит через мембрану вниз по градиенту концентрации, но некоторые молекулы блокируются.

Если заблокированные молекулы должны пересечь мембрану, потому что они необходимы с другой стороны, облегченная диффузия может транспортировать определенные молекулы.

Метод диффузии работает через встроенные в мембрану белки, но все же полагается на градиент концентрации для движения молекул через мембрану. Это не требует энергии, но белки могут выбирать, какие молекулы они переносят.

Иногда молекулы необходимо транспортировать через мембраны со стороны с низкой концентрацией на сторону с высокой концентрацией. Это противоречит градиенту концентрации и требует энергии.

Клетки, которые проводят активный транспорт производили энергию и хранили ее в аденозинтрифосфат (АТФ) молекулы.

Активный транспорт основан на белках, подобных тем, которые используются для облегченной диффузии, но они используют энергию АТФ для переноса молекул через мембрану против градиента концентрации.

После образования связи с молекулой, которую необходимо транспортировать, они используют фосфатная группа от АТФ, чтобы изменить форму и отложить молекулу на другой стороне мембраны.

Клеточные мембраны может пропускать множество небольших молекул, но заряженные ионы и более крупные молекулы обычно блокируются. Облегченная диффузия - это метод, с помощью которого такие вещества могут проникать в клетки и покидать их. Белки-носители, встроенные в мембрану, могут способствовать прохождению ионов двумя способами.

Некоторые белки располагаются вокруг центрального прохода и создают отверстие в плазматической мембране клетки, открывая путь через жирные кислоты внутренней части мембраны. Определенные ионы могут проходить через такие отверстия, но белки-носители предназначены для пропускания только одного вида ионов.

Другие белки не образуют отверстий, а переносят большие молекулы через клеточные мембраны. Перенос по-прежнему осуществляется за счет градиента концентрации, но белки-носители активно связываются с транспортируемым веществом.

Часть белка, которая находится за пределами клеточной мембраны во внеклеточном пространстве, связывается с молекулой транспортируемого вещества и затем высвобождает ее внутрь клетки.

Обычно гидрофобный неполярные жирные кислоты мембран блокируют прохождение заряженных полярных молекул, таких как ионы натрия. Белки-носители, которые обеспечивают отверстия для таких ионов, притягивают ионы и облегчают их прохождение через ионные каналы.

Они могут быть предназначены для пропускания только ионов натрия, но не других ионов, таких как ионы калия. Отверстия для белков-носителей также могут контролировать поток ионов, закрываясь, когда клетке не нужно больше ионов.

Для транспорта молекул глюкозы, которые обычно слишком велики для прохождения через мембрану, белки-переносчики глюкозы имеют место, где они могут связываться с молекулами глюкозы. Они прикрепляются и облегчают транспортировку глюкозы через клеточную мембрану. Расположение белка-носителя становится проницаемой щелью в мембране, которая не позволяет молекуле глюкозы пересекаться где-то еще.

Клетки в многоклеточных организмах должны координировать свою деятельность, например, когда им расти, а когда делиться. Клетки осуществляют эту координацию, сигнализируя, какой вид деятельности они задействованы и что необходимо, высвобождая сигнальные химические вещества. Облегченная диффузия помогает передавать сигналы клетками.

Сигналы могут быть локальными или дальними, воздействуя на клетки в непосредственной близости или на клетки других органов и тканей. В каждом случае сигнальные молекулы перемещаются между клетками и должны либо проникать в клетки-мишени, либо прикрепляться к их мембране, чтобы передать свой сигнал.

Белки облегченной диффузии могут позволить этим сигнальным молекулам проникать в клетки по мере необходимости и закрывать коммуникационную петлю.

Поскольку облегченная диффузия пассивный транспортный механизм, это определяется факторами в непосредственной близости от места транспортировки.

Таких факторов четыре:

• Концентрация: Облегченная диффузия зависит от потенциальной энергии, представленной градиентом концентрации. Большая разница между сторонами с высокой и низкой концентрацией означает более высокий градиент и более быструю диффузию.
• Емкость белка-носителя: Скорость связывания между переносимым веществом и белком вместе со скоростью переноса влияет на скорость диффузии.
• Количество сайтов белка-носителя: Больше сайтов означает более высокую диффузионную способность и более быстрое распространение.
• Температура: Химические реакции зависят от температуры, и более высокая температура означает более быстрое развитие реакции и более быструю диффузию.

Хотя клетки могут контролировать количество сайтов белка-носителя, емкость белка-носителя является фиксированной, и ячейка имеет ограниченную способность контролировать температуру процесса и концентрацию вещества за пределами клетка. Способность блокировать активность сайта белка-носителя становится важной для контроля клеточных процессов.

Простая диффузия удовлетворяет потребности клеток в небольших неполярных молекулах, но другие важные вещества не могут легко проникнуть через мембраны. Полярные молекулы и более крупные молекулы не могут диффундировать через полупроницаемые плазматические мембраны клеток и органелл, потому что внутренний слой липидов и жирных кислот блокирует их.

Облегченная диффузия позволяет веществам с полярными или большими молекулами входить и выходить из клеток контролируемым образом.

Глюкоза и аминокислотыНапример, это большие молекулы, которые играют ключевую роль в функциях клетки. Глюкоза - важное питательное вещество, а аминокислоты используются для многих клеточных процессов, включая деление клеток.

Чтобы эти процессы продолжались, облегченная диффузия позволяет молекулам проходить через клеточные мембраны и мембраны органелл, таких как ядро.

Даже более мелкие молекулы, такие как кислород, могут выиграть от облегченной диффузии. Хотя кислород может диффундировать через мембраны, облегченная диффузия через белки-носители увеличивает скорость переноса и помогает выполнять функции клеток крови и мышц.

В целом, эти встроенные в мембраны белки играют жизненно важную роль во множестве клеточных процессов.

Другие темы:

• Углекислый газ
• красные кровяные клетки