Facilitated Diffusion: Definícia, príklad a faktory

Pri vykonávaní funkcií, ako je rast, delenie a syntéza, bunky používajú a produkujú látky, ktoré musia byť schopné prechádzať cez bunkové a organelárne membrány.

Semipermeabilné bunkové membrány umožňujú niektorým molekulám cestovať cez a koncentračný gradient zo strany membrány s vysokou koncentráciou na stranu s nízkou koncentráciou jednoduchou difúziou.

Uľahčená difúzia umožňuje selektívne kríženie ďalších dôležitých molekúl tým, že využíva proteíny zabudované v bunkovej membráne na umožnenie kríženia určitých látok.

The membránové proteíny uľahčenej difúzie buď tvoria otvory v membráne a kontrolujú, čo môže prechádzať, alebo aktívne prenášajú špecifické molekuly cez membránu. Tento proces je obzvlášť dôležitý na riadenie toku iónov, pretože veľa bunkových funkcií závisí od prítomnosti určitých iónov, aby mohla prebiehať chemická reakcia.

Okrem iónov môžu nosné proteíny tiež uľahčovať prechod veľkých molekúl, ako je glukóza.

Látky, ktoré bunka produkuje alebo ktoré potrebuje, sa môžu transportovať cez bunkové a organelárne membrány niekoľkými spôsobmi.

V jednoduché difúzny typ pasívneho transportu, difúzia prebieha cez semipermeabilnú membránu zo strany s vyššou koncentráciou transportovanej látky na stranu s nízkou koncentráciou. Látka prechádza membránou dolu koncentračným gradientom, ale niektoré molekuly sú blokované.

Ak blokované molekuly musia prechádzať cez membránu, pretože sú potrebné na druhej strane, uľahčená difúzia môže transportovať špecifické molekuly.

Difúzna metóda funguje cez proteíny zaliate v membráne, ale stále sa spolieha na koncentračný gradient na podporu molekulárneho pohybu cez membránu. Nevyžaduje energiu, ale proteíny môžu byť selektívne podľa toho, ktoré molekuly transportujú.

Molekuly sa niekedy musia transportovať cez membrány zo strany s nízkou koncentráciou na stranu, ktorá má vysokú koncentráciu. To je v rozpore s koncentračným gradientom a vyžaduje to energiu.

Bunky, ktoré vykonávajú aktívna doprava vyrobili energiu a uskladnili ju v adenosintrifosfátu (ATP) molekuly.

Aktívna preprava je založený na proteínoch podobných tým, ktoré sa používajú na uľahčenie difúzie, ale využívajú energiu z ATP na prenos molekúl cez membránu proti koncentračnému gradientu.

Po vytvorení väzby s molekulou, ktorá sa má transportovať, používajú a fosfátová skupina z ATP na zmenu tvaru a uloženie molekuly na druhú stranu membrány.

Bunkové membrány môže umožniť prechod mnohých malých molekúl, ale nabité ióny a väčšie molekuly sú všeobecne blokované. Facilitovaná difúzia je metóda, pomocou ktorej môžu takéto látky vstupovať do buniek a opúšťať ich. Nosné proteíny zabudované v membráne môžu uľahčiť prechod iónov dvoma spôsobmi.

Niektoré proteíny sú usporiadané okolo centrálneho priechodu a vytvárajú otvor v plazmatickej membráne bunky, ktorý otvára cestu cez mastné kyseliny vnútornej strany membrány. Cez také otvory môžu prechádzať špecifické ióny, ale nosné proteíny sú navrhnuté tak, aby prepúšťali iba jeden druh iónov.

Ostatné proteíny netvoria otvory, ale transportujú veľké molekuly cez bunkové membrány. Prenos je stále poháňaný koncentračným gradientom, ale nosné proteíny sa aktívne spájajú s látkou, ktorú transportujú.

Časť proteínu, ktorá je mimo bunkovej membrány v extracelulárnom priestore, sa viaže na molekulu látky, ktorá sa má transportovať, a potom ju uvoľňuje do vnútra bunky.

Normálne hydrofóbne nepolárne mastné kyseliny membrán blokujú prechod nabitých polárnych molekúl, ako sú ióny sodíka. Nosné proteíny, ktoré vytvárajú otvory pre také ióny, lákajú ióny a uľahčujú ich prechod iónovými kanálmi.

Môžu byť skonštruované tak, aby prepúšťali iba sodíkové ióny, ale nie iné, ako sú ióny draslíka. Otvory pre nosný proteín môžu tiež riadiť tok iónov a vypínať ich, keď bunka nepotrebuje viac iónov.

Na transport molekúl glukózy, ktoré sú zvyčajne príliš veľké na to, aby prešli cez membránu, transportné proteíny glukózy majú miesto, kde sa môžu viazať na molekuly glukózy. Prichytávajú sa a uľahčujú transport glukózy cez bunkovú membránu. Umiestnenie nosičového proteínu sa stáva priepustnou medzerou v membráne, ktorá neumožňuje molekule glukózy krížiť sa inam.

Bunky v mnohobunkových organizmoch musia koordinovať svoje činnosti, napríklad keď rastú a kedy sa delia. Bunky túto koordináciu dosahujú signalizáciou toho, akej činnosti sa venujú a čo je potrebné, uvoľnením signalizačných chemikálií. Uľahčená difúzia pomáha pri bunkovej signalizácii.

Signály môžu byť lokálne alebo na veľkú vzdialenosť a ovplyvňovať bunky v bezprostrednom susedstve alebo bunky v iných orgánoch a tkanivách. V obidvoch prípadoch signálne molekuly cestujú medzi bunkami a na dodanie signálu musia buď vstúpiť do cieľových buniek, alebo sa pripojiť k svojej membráne.

Uľahčené difúzne proteíny môžu týmto signálnym molekulám umožniť vstup do buniek podľa potreby a uzavretie komunikačnej slučky.

Pretože uľahčená difúzia je a pasívny transportný mechanizmus, je riadená faktormi v bezprostrednom prostredí, v ktorom sa doprava uskutočňuje.

Existujú štyri také faktory:

• Koncentrácia: Uľahčená difúzia sa spolieha na potenciálnu energiu predstavovanú koncentračným gradientom. Väčší rozdiel medzi stranami s vysokou a nízkou koncentráciou znamená vyšší gradient a rýchlejšiu difúziu.
• Kapacita nosných bielkovín: Rýchlosť väzby medzi látkou, ktorá sa má prenášať, a proteínom spolu s rýchlosťou prenosu ovplyvňuje rýchlosť difúzie.
• Počet miest s proteínovými nosičmi: Viac webov znamená vyššiu difúznu kapacitu a rýchlejšiu difúziu.
• Teplota: Chemické reakcie závisia od teploty a vyššia teplota znamená rýchlejší priebeh reakcie a rýchlejšiu difúziu.

Zatiaľ čo bunky môžu riadiť počet miest nosičového proteínu, kapacita nosičového proteínu je fixná a bunka má obmedzenú schopnosť riadiť teplotu procesu a koncentráciu látky mimo bunka. Schopnosť uzavrieť aktivitu miesta nosičového proteínu sa stáva dôležitou pre riadenie bunkových procesov.

Jednoduchá difúzia sa stará o bunkové potreby, pokiaľ ide o malé nepolárne molekuly, ale iné dôležité látky nemôžu ľahko prechádzať cez membrány. Polárne molekuly a väčšie molekuly nemôžu difundovať cez semipermeabilné plazmatické membrány buniek a organel, pretože ich blokuje vnútorná vrstva lipidov a mastných kyselín.

Uľahčená difúzia umožňuje látkam s polárnymi alebo veľkými molekulami riadeným spôsobom vstupovať a vystupovať z buniek.

Glukóza a aminokyselinysú to napríklad veľké molekuly, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu vo funkciách buniek. Glukóza je dôležitá živina a aminokyseliny sa používajú pre mnoho bunkových procesov vrátane bunkového delenia.

Aby tieto procesy mohli pokračovať, uľahčená difúzia umožňuje molekulám prechádzať cez bunkové membrány a membrány organel, ako je jadro.

Aj menšie molekuly ako kyslík môžu mať úžitok z uľahčenej difúzie. Aj keď kyslík môže difundovať cez membrány, uľahčená difúzia cez nosné proteíny zvyšuje rýchlosť prenosu a pomáha pri funkciách krviniek a svalov.

Celkovo tieto proteíny zaliate v membráne hrajú zásadnú úlohu v rôznych bunkových procesoch.

Ďalšie témy:

• Oxid uhličitý
• červené krvinky