Олакшана дифузија: дефиниција, пример и фактори

Изводећи функције као што су раст, подела и синтеза, ћелије користе и производе супстанце које морају да буду у могућности да пређу ћелијске и органелске мембране.

Полупропусне ћелијске мембране омогућавају неким молекулима да путују преко а градијент концентрације са стране високе концентрације мембране на страну ниске концентрације једноставном дифузијом.

Олакшана дифузија допушта другим важним молекулима да се селективно укрштају на тај начин што користи протеине уграђене у ћелијску мембрану да омогући одређеним супстанцама да пређу.

Тхе мембрански протеини олакшане дифузије или формирају отворе у мембрани и контролишу шта може проћи, или активно преносе одређене молекуле кроз мембрану. Овај процес је посебно важан за контролу протока јона јер многе функције ћелија зависе од присуства одређених јона како би се омогућило да хемијска реакција тече.

Поред јона, протеини носачи такође могу олакшати пролазак великих молекула попут глукозе.

Супстанце које ћелија производи или које су јој потребне могу се транспортовати кроз ћелијске мембране и мембране органела на неколико начина.

У једноставно дифузијски тип пасивног транспорта, дифузија се одвија преко полупропусне мембране са стране са већом концентрацијом транспортоване супстанце на страну са ниском концентрацијом. Супстанца пролази кроз мембрану низ градијент концентрације, али неки молекули су блокирани.

Ако блокирани молекули морају да пређу мембрану, јер су потребни на другој страни, олакшана дифузија може да транспортује одређене молекуле.

Метода дифузије делује кроз протеине уграђене у мембрану, али се и даље ослања на градијент концентрације да би покренула молекуларно кретање кроз мембрану. Не захтева енергију, али протеини могу селективно одредити које молекуле транспортују.

Понекад молекули морају да се транспортују кроз мембране са стране са ниском концентрацијом на ону страну која има високу концентрацију. То се противи градијенту концентрације и захтева енергију.

Ћелије које спроводе активни превоз су произвели енергију и ускладиштили је у аденозин трифосфат (АТП) молекула.

Активни превоз заснован је на протеинима сличним онима који се користе за олакшану дифузију, али користе енергију из АТП за пренос молекула преко мембране против градијента концентрације.

Након формирања везе са молекулом који се транспортује, користе а фосфатна група од АТП-а да промени облик и одложи молекул на другу страну мембране.

Ћелијске мембране могу да омогуће пролазак многих малих молекула, али наелектрисани јони и већи молекули су углавном блокирани. Олакшана дифузија је метода којом такве супстанце могу ући и напустити ћелије. Протеини носачи уграђени у мембрану могу олакшати пролазак јона на два начина.

Неки протеини су распоређени око централног пролаза и стварају рупу у плаземској мембрани ћелије, отварајући пут кроз масне киселине унутрашњости мембране. Кроз такве отворе могу проћи одређени јони, али протеини носачи су дизајнирани да пропусте само једну врсту јона.

Остали протеини не формирају отворе већ транспортују велике молекуле кроз ћелијске мембране. Трансфер се и даље покреће градијентом концентрације, али се протеини-носачи активно повезују са супстанцом коју преносе.

Део протеина који се налази ван ћелијске мембране у ванћелијском простору веже се за молекул супстанце која се транспортује, а затим пушта у унутрашњост ћелије.

Обично је хидрофобни неполарне масне киселине мембрана блокирају пролазак наелектрисаних поларних молекула као што су јони натријума. Протеини носачи који пружају отворе за такве јоне привлаче јоне и олакшавају им пролазак кроз јонске канале.

Могу бити дизајнирани и пропуштати само натријумове јоне, али не и друге као што су јони калијума. Отвори носача протеина такође могу да контролишу проток јона, искључујући се када ћелији није потребно више јона.

За транспорт молекула глукозе, који су обично превелики да би прошли кроз мембрану, протеини преносиоци глукозе имају место где се могу везати за молекуле глукозе. Они се вежу и олакшавају транспорт глукозе кроз ћелијску мембрану. Локација протеина носача постаје пропусна празнина у мембрани која не дозвољава молекулу глукозе да пређе негде другде.

Ћелије у вишећелијским организмима морају да координирају своје активности, као што су када расти и када делити. Ћелије остварују ову координацију сигнализирањем каквом активношћу се баве и шта је потребно, ослобађајући сигналне хемикалије. Олакшана дифузија помаже код ћелијске сигнализације.

Сигнали могу бити локални или на велике удаљености, утичући на ћелије у непосредном суседству или на ћелије у другим органима и ткивима. У сваком случају, сигнални молекули путују између ћелија и морају или да уђу у циљне ћелије или да се прикаче за њихову мембрану да би испоручили свој сигнал.

Олакшани дифузијски протеини могу омогућити овим сигналним молекулима да уђу у ћелије по потреби и затворе комуникацијску петљу.

Пошто је олакшана дифузија а пасивни транспортни механизам, њиме управљају фактори у непосредном окружењу у коме се одвија превоз.

Постоје четири таква фактора:

• Концентрација: Олакшана дифузија се ослања на потенцијалну енергију представљену градијентом концентрације. Већа разлика између страница високе и ниске концентрације значи већи градијент и бржу дифузију.
• Капацитет протеина носача: Брзина везивања између супстанце која се преноси и протеина, заједно са брзином преноса утиче на брзину дифузије.
• Број локација протеина носача: Више локација значи већи дифузијски капацитет и бржу дифузију.
• Температура: Хемијске реакције зависе од температуре, а виша температура значи бржи напредак реакције и бржу дифузију.

Иако ћелије могу да контролишу број места протеина носача, капацитет протеина носача је фиксиран и ћелија има ограничену способност да контролише температуру процеса и концентрацију супстанце изван ћелија. Способност затварања активности на месту протеина носача постаје важна за контролу ћелијских процеса.

Једноставна дифузија брине о потребама ћелија у смислу малих неполарних молекула, али друге важне супстанце не могу лако да пређу мембране. Поларни молекули и већи молекули не могу да дифундирају кроз полупропусне плазмене мембране ћелија и органела, јер их унутрашњи слој липида и масних киселина блокира.

Олакшана дифузија омогућава супстанцама са поларним или великим молекулима да контролирано улазе и излазе из ћелија.

Глукоза и амино киселине, на пример, велики су молекули који играју кључну улогу у функцијама ћелија. Глукоза је важан нутријент, а аминокиселине се користе за многе ћелијске процесе, укључујући ћелијску деобу.

Да би се ови процеси одвијали, олакшана дифузија омогућава молекулима да прођу кроз ћелијске мембране и мембране органела као што је језгро.

Чак и мањи молекули попут кисеоника могу имати користи од олакшане дифузије. Иако кисеоник може да дифундује кроз мембране, олакшана дифузија кроз протеине носаче повећава брзину преноса и помаже у функцијама крвних зрнаца и мишића.

Све у свему, ови протеини уграђени у мембрану играју виталну улогу у различитим ћелијским процесима.

Остале теме:

• Угљен диоксид
• Црвена крвна зрнца