Cellaktivitet är grunden för allt liv. Till och med de största och mest komplexa organismerna på jorden är beroende av de biologiska processerna som utförs av biljoner mikroskopiska celler. Enskilda celler uppfyller sina biologiska funktioner genom att transportera olika material till och från sina multicellulära värdar. Vissa ämnen som inte lätt kan passera genom cellmembranet använder en fascinerande transportmetod som kallas underlättad diffusion.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Vissa stora, polära, elektriskt laddade eller lipidolösliga molekyler behöver hjälp för att diffundera över plasmamembranet. Underlättad diffusion med bärarproteiner eller jonkanaler gör att dessa viktiga molekyler (som glukos) kan passera membranet.
En cells hud
Ett tunt skikt som kallas plasmamembranet innesluter celler och bibehåller cellens integritet genom att innehålla cellulär vätska eller cytoplasma och specialiserade strukturer som kallas organeller. Plasmamembranet reglerar också de ämnen som kommer in i eller ut ur cellens inre. Celler har en mängd olika metoder för att flytta molekyler genom cellmembranet, och dessa metoder faller i två allmänna kategorier: passiv transport och aktiv transport. En cell måste använda energi för att åstadkomma aktiv transport medan passiv transport inte kräver cellulär energi. Förenklad diffusion är ett exempel på passiv transport.
Molekyler flödar från högt till lågt
Diffusion är den process genom vilken molekyler naturligt flyter från områden med hög koncentration till områden med låg koncentration. Vissa molekyler kan emellertid inte fritt komma in eller ut ur en cell under påverkan av en koncentrationsgradient eftersom de inte är det kompatibelt med cellens plasmamembran, som är mindre permeabelt för molekyler som är stora, polära, elektriskt laddade eller lipidolöslig. Med underlättad diffusion kan cellen "hjälpa" några av dessa molekyler att passera genom plasmamembranet binda dem till speciella bärarproteiner eller genom att öppna kanaler mellan cellen och det omgivande miljö.
Glukoslättnad
Glukos är en sockermolekyl som fungerar som den grundläggande energikällan för många celler. Utanför cellen levererar blodomloppet ständigt glukos medan cellmetabolismen kontinuerligt konsumerar glukos inuti cellen. Som ett resultat förblir koncentrationen av glukos utanför cellen högre än koncentrationen inuti cellen, men glukosmolekylen är för stor för att passera genom plasmamembranet utan hjälp. Således tillhandahåller cellen glukospecifika bärarproteiner som binder till glukosmolekyler och tillåter dem att komma in i cellen.
Jonkanaler
Förenklad diffusion via bärarproteiner är vanligt för en mängd större molekyler som inte lätt kan passera genom plasmamembranet. Exempel inkluderar fruktos och galaktos, vilka är monosackarider som glukos; aminosyror, byggstenarna i proteiner; och nukleosider, vilka är nödvändiga för DNA- och RNA-syntes. En annan typ av underlättad diffusion involverar kanalproteiner som inte binder till molekyler utan snarare öppna en kanal som möjliggör snabb transport av mindre molekyler och joner, såsom:
- natrium
- kalium
- kalcium
- klor