การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก: ความหมาย ตัวอย่าง และปัจจัย

ในขณะที่ทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การเจริญเติบโต การแบ่งตัว และการสังเคราะห์ เซลล์ใช้และผลิตสารที่ต้องสามารถข้ามเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ได้

เยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านได้ยอมให้โมเลกุลบางตัวเดินทางผ่าน a การไล่ระดับความเข้มข้น จากด้านที่มีความเข้มข้นสูงของเมมเบรนไปจนถึงด้านที่มีความเข้มข้นต่ำผ่านการแพร่แบบง่าย

อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย ยอมให้โมเลกุลที่สำคัญอื่น ๆ ข้ามในลักษณะที่เลือกโดยจะใช้โปรตีนที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อให้สารบางชนิดข้าม

โปรตีนเมมเบรน ของการแพร่กระจายที่สะดวกไม่ว่าจะสร้างช่องเปิดในเมมเบรนและควบคุมสิ่งที่สามารถผ่านได้ หรือพวกมันส่งโมเลกุลเฉพาะผ่านเมมเบรนอย่างแข็งขัน กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมการไหลของไอออน เนื่องจากการทำงานของเซลล์จำนวนมากขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของไอออนบางชนิดเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีต่อไป

นอกจากไอออนแล้ว โปรตีนพาหะยังสามารถอำนวยความสะดวกในการผ่านของโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น กลูโคส

สารที่เซลล์ผลิตหรือที่เซลล์ต้องการสามารถขนส่งข้ามเซลล์และเยื่อหุ้มออร์แกเนลล์ได้หลายวิธี การขนส่งแบบพาสซีฟ ไม่ต้องการพลังงานเข้าและใช้การไล่ระดับความเข้มข้นเพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

ใน เรียบง่าย ประเภทการแพร่กระจายของการขนส่งแบบพาสซีฟ การแพร่เกิดขึ้นผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้จากด้านข้างที่มีความเข้มข้นสูงขึ้นของสารที่ขนส่งไปยังด้านข้างที่มีความเข้มข้นต่ำ สารจะผ่านเมมเบรนลงไปตามระดับความเข้มข้น แต่โมเลกุลบางตัวถูกปิดกั้น

ถ้าโมเลกุลที่ถูกบล็อกต้องข้ามเมมเบรนเพราะต้องการในอีกด้าน การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกสามารถขนส่งโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงได้

วิธีการแพร่ทำงานผ่านโปรตีนที่ฝังด้วยเมมเบรน แต่ยังคงอาศัยการไล่ระดับความเข้มข้นเพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของโมเลกุลข้ามเมมเบรน ไม่ต้องการพลังงาน แต่โปรตีนสามารถเลือกได้ว่าจะขนส่งโมเลกุลใด

บางครั้งโมเลกุลต้องถูกลำเลียงผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากด้านที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังด้านที่มีความเข้มข้นสูง สิ่งนี้ขัดกับระดับความเข้มข้นและต้องใช้พลังงาน

เซลล์ที่ทำหน้าที่ การขนส่งที่ใช้งาน ได้ผลิตพลังงานและเก็บไว้ใน อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (เอทีพี) โมเลกุล

การขนส่งที่ใช้งานอยู่ มีพื้นฐานมาจากโปรตีนที่คล้ายคลึงกับโปรตีนที่ใช้ในการอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย แต่พวกมันใช้พลังงานจาก ATP เพื่อขนส่งโมเลกุลข้ามเมมเบรนกับระดับความเข้มข้น

หลังจากสร้างพันธะกับโมเลกุลที่จะขนส่งแล้ว พวกเขาใช้a กลุ่มฟอสเฟต จาก ATP ไปเปลี่ยนรูปร่างและฝากโมเลกุลไว้ที่อีกด้านหนึ่งของเมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์ สามารถยอมให้โมเลกุลขนาดเล็กจำนวนมากผ่านไปได้ แต่โดยทั่วไปแล้วประจุไอออนและโมเลกุลที่ใหญ่กว่าจะถูกปิดกั้น การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกเป็นวิธีที่สารดังกล่าวสามารถเข้าและออกจากเซลล์ได้ โปรตีนพาหะที่ฝังอยู่ในเมมเบรนสามารถอำนวยความสะดวกในการผ่านของไอออนได้สองวิธี

โปรตีนบางชนิดถูกจัดเรียงรอบ ๆ ทางเดินกลางและสร้างรูในพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ เปิดทางเดินผ่าน กรดไขมัน ของเมมเบรนภายใน ไอออนจำเพาะสามารถทะลุผ่านช่องเปิดดังกล่าวได้ แต่โปรตีนพาหะได้รับการออกแบบให้ปล่อยไอออนเพียงชนิดเดียวเท่านั้น

โปรตีนชนิดอื่นไม่ได้สร้างช่องเปิดแต่ขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การถ่ายโอนยังคงขับเคลื่อนโดยการไล่ระดับความเข้มข้น แต่โปรตีนพาหะเชื่อมโยงกับสารที่พวกเขากำลังขนส่งอย่างแข็งขัน

ส่วนของโปรตีนที่อยู่นอกเยื่อหุ้มเซลล์ในช่องว่างนอกเซลล์จับกับโมเลกุลของสารที่จะขนส่งแล้วปล่อยเข้าสู่ภายในเซลล์

โดยปกติ ไม่ชอบน้ำ กรดไขมันไม่มีขั้วของเยื่อหุ้มเซลล์ขวางทางโมเลกุลขั้วที่มีประจุ เช่น โซเดียมไอออน โปรตีนพาหะซึ่งเปิดช่องสำหรับไอออนดังกล่าวจะดึงดูดไอออนและอำนวยความสะดวกในการผ่านของไอออนผ่านช่องไอออน

พวกมันอาจได้รับการออกแบบและปล่อยให้ผ่านได้เฉพาะโซเดียมไอออนแต่ไม่ใช่ไอออนอื่นๆ เช่น โพแทสเซียมไอออน ช่องเปิดโปรตีนพาหะอาจควบคุมการไหลของไอออน โดยจะปิดตัวลงเมื่อเซลล์ไม่ต้องการไอออนเพิ่ม

สำหรับการขนส่งโมเลกุลกลูโคส ซึ่งปกติแล้วจะมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านเมมเบรนได้ โปรตีนขนส่งกลูโคส มีบริเวณที่สามารถจับกับโมเลกุลกลูโคสได้ พวกเขาแนบตัวเองและอำนวยความสะดวกในการขนส่งกลูโคสผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ตำแหน่งของโปรตีนตัวพาจะกลายเป็นช่องว่างที่ซึมผ่านได้ในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งไม่ยอมให้โมเลกุลกลูโคสข้ามไปที่อื่น

เซลล์ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ต้องประสานกิจกรรมของพวกมัน เช่น เมื่อใดจะเติบโตและเมื่อใดควรแบ่ง เซลล์ต่างๆ บรรลุการประสานงานนี้โดยส่งสัญญาณว่าพวกมันกำลังทำอะไรอยู่และทำอะไร และปล่อยสารเคมีที่ส่งสัญญาณออกมา การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกช่วยในการส่งสัญญาณของเซลล์

สัญญาณอาจเป็นสัญญาณในท้องถิ่นหรือระยะไกล ซึ่งส่งผลต่อเซลล์ในบริเวณใกล้เคียงหรือเซลล์ในอวัยวะและเนื้อเยื่ออื่นๆ ในแต่ละกรณี โมเลกุลการส่งสัญญาณจะเดินทางระหว่างเซลล์และต้องเข้าไปในเซลล์เป้าหมายหรือยึดติดกับเมมเบรนเพื่อส่งสัญญาณ

โปรตีนการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกสามารถยอมให้โมเลกุลส่งสัญญาณเหล่านี้เข้าสู่เซลล์ตามความจำเป็นและปิดวงจรการสื่อสาร

เพราะการแพร่แบบสะดวกคือ a กลไกการขนส่งแบบพาสซีฟมันถูกควบคุมโดยปัจจัยในสภาพแวดล้อมใกล้เคียงที่มีการขนส่ง

มีสี่ปัจจัยดังกล่าว:

• ความเข้มข้น: การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกจะขึ้นอยู่กับพลังงานศักย์ที่แสดงโดยการไล่ระดับความเข้มข้น ความแตกต่างที่มากขึ้นระหว่างด้านที่มีความเข้มข้นสูงและต่ำหมายถึงการไล่ระดับที่สูงขึ้นและการแพร่ที่เร็วขึ้น
• ความจุโปรตีนพาหะ: อัตราความผูกพันระหว่างสารที่จะถ่ายโอนกับโปรตีนพร้อมกับความเร็วการถ่ายโอนส่งผลต่ออัตราการแพร่
• จำนวนไซต์โปรตีนพาหะ: ไซต์ที่มากขึ้นหมายถึงความสามารถในการแพร่กระจายที่สูงขึ้นและการแพร่ที่เร็วขึ้น
• อุณหภูมิ: ปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และอุณหภูมิที่สูงขึ้นหมายถึงปฏิกิริยาที่เร็วขึ้นและการแพร่ที่รวดเร็วยิ่งขึ้น

ในขณะที่เซลล์สามารถควบคุมจำนวนของไซต์โปรตีนพาหะได้ ความจุของโปรตีนพาหะนั้นคงที่ และ เซลล์มีความสามารถจำกัดในการควบคุมอุณหภูมิกระบวนการและความเข้มข้นของสารภายนอก outside เซลล์ ความสามารถในการปิดกิจกรรมของไซต์โปรตีนตัวพามีความสำคัญต่อการควบคุมกระบวนการของเซลล์

Simple diffusion ดูแลความต้องการของเซลล์ในแง่ของโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่มีขั้ว แต่สารสำคัญอื่นๆ ไม่สามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่าย โมเลกุลของขั้วและโมเลกุลขนาดใหญ่ไม่สามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาแบบกึ่งซึมผ่านได้ของเซลล์และออร์แกเนลล์ เนื่องจากชั้นภายในของไขมันและกรดไขมันปิดกั้นพวกมัน

การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกช่วยให้สารที่มีโมเลกุลขั้วหรือโมเลกุลขนาดใหญ่เข้าและออกจากเซลล์ในลักษณะที่ควบคุมได้

กลูโคสและ กรดอะมิโนตัวอย่างเช่น เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเซลล์ กลูโคสเป็นสารอาหารที่สำคัญ และกรดอะมิโนถูกใช้ในกระบวนการต่างๆ ของเซลล์ รวมถึงการแบ่งตัวของเซลล์

เพื่อให้กระบวนการเหล่านี้ดำเนินต่อไป การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกช่วยให้โมเลกุลสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์ เช่น นิวเคลียส

แม้แต่โมเลกุลที่มีขนาดเล็กกว่า เช่น ออกซิเจน ก็สามารถได้รับประโยชน์จากการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก แม้ว่าออกซิเจนสามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ แต่การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกผ่านโปรตีนพาหะจะเพิ่มอัตราการถ่ายโอนและช่วยในการทำงานของเซลล์เม็ดเลือดและกล้ามเนื้อ

โดยรวมแล้ว โปรตีนที่ฝังด้วยเมมเบรนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการต่างๆ ของเซลล์

หัวข้ออื่นๆ:

• คาร์บอนไดออกไซด์
• เซลล์เม็ดเลือดแดง