Спрощена дифузія: визначення, приклад та фактори

Виконуючи такі функції, як ріст, поділ та синтез, клітини використовують та виробляють речовини, які повинні мати можливість перетинати клітинні та органельні мембрани.

Напівпроникні клітинні мембрани дозволяють деяким молекулам подорожувати через градієнт концентрації від сторони мембрани з високою концентрацією до сторони з низькою концентрацією шляхом простої дифузії.

Полегшена дифузія дозволяє іншим важливим молекулам селективно перетинатися, використовуючи білки, вбудовані в клітинну мембрану, щоб пропускати певні речовини.

мембранні білки полегшеної дифузії або утворюють отвори в мембрані і контролюють те, що може пройти, або вони активно переносять певні молекули через мембрану. Цей процес особливо важливий для контролю над потоком іонів, оскільки багато функцій клітини залежать від присутності певних іонів, щоб забезпечити хімічну реакцію.

На додаток до іонів білки-носії можуть також сприяти проходженню великих молекул, таких як глюкоза.

Речовини, які клітина виробляє або в яких вона потребує, можуть транспортуватися через клітинні та органельні мембрани кількома способами. Пасивний транспорт не вимагає введення енергії і використовує градієнт концентрації для живлення руху молекул.

В простий дифузійний тип пасивного транспорту, дифузія відбувається через напівпроникну мембрану з боку з більшою концентрацією транспортованої речовини в сторону з низькою концентрацією. Речовина проходить через мембрану вниз по градієнту концентрації, але деякі молекули блокуються.

Якщо заблоковані молекули повинні перетинати мембрану, оскільки вони потрібні з іншого боку, полегшена дифузія може транспортувати конкретні молекули.

Метод дифузії працює через вбудовані в мембрану білки, але все ще покладається на градієнт концентрації, щоб забезпечити рух молекул через мембрану. Це не вимагає енергії, але білки можуть вибірково визначати, які молекули вони транспортують.

Іноді молекули доводиться транспортувати через мембрани зі сторони з низькою концентрацією до сторони з високою концентрацією. Це суперечить градієнту концентрації і вимагає енергії.

Клітини, які здійснюють активний транспорт виробляли енергію і зберігали її в аденозинтрифосфат (ATP) молекули.

Активний транспорт ґрунтується на білках, подібних до тих, що використовуються для полегшеної дифузії, але вони використовують енергію АТФ для перенесення молекул через мембрану проти градієнта концентрації.

Після утворення зв’язку з молекулою, яку потрібно транспортувати, вони використовують а фосфатна група від АТФ, щоб змінити форму і відкласти молекулу з іншого боку мембрани.

Клітинні мембрани може пропускати багато малих молекул, але заряджені іони і більші молекули, як правило, блокуються. Полегшена дифузія - це метод, за допомогою якого такі речовини можуть потрапляти і виходити з клітин. Білки-носії, вбудовані в мембрану, можуть сприяти проходженню іонів двома шляхами.

Деякі білки розташовані навколо центрального проходу і створюють отвір у плазматичній мембрані клітини, відкриваючи шлях через жирні кислоти інтер’єру мембрани. Через такі отвори можуть проходити конкретні іони, проте білки-носії призначені для пропускання лише одного виду іонів.

Інші білки не утворюють отворів, а транспортують великі молекули через клітинні мембрани. Перенесення все ще забезпечується градієнтом концентрації, але білки-носії активно зв'язуються з речовиною, яку вони транспортують.

Частина білка, що знаходиться поза клітинної мембрани в позаклітинному просторі, зв’язується з молекулою речовини, що підлягає транспортуванню, а потім вивільняє її всередину клітини.

Зазвичай гідрофобний неполярні жирні кислоти мембран блокують проходження заряджених полярних молекул, таких як іони натрію. Білки-носії, що забезпечують отвори для таких іонів, притягують іони і полегшують їх проходження через іонні канали.

Вони можуть бути розроблені і пропускати лише іони натрію, але не інші, такі як іони калію. Отвори білка-носія можуть також контролювати потік іонів, вимикаючись, коли клітині не потрібно більше іонів.

Для транспортування молекул глюкози, які зазвичай занадто великі, щоб пройти через мембрану, білки-транспортери глюкози є сайт, де вони можуть зв’язуватися з молекулами глюкози. Вони прикріплюються і полегшують транспорт глюкози через клітинну мембрану. Розташування білка-носія стає проникною щілиною в мембрані, яка не дозволяє молекулі глюкози перетинатися деінде.

Клітини багатоклітинних організмів повинні координувати свою діяльність, наприклад, коли рости, а коли ділитися. Клітини досягають цієї координації, подаючи сигнал, якою діяльністю вони займаються і що потрібно, виділяючи сигнальні хімічні речовини. Полегшена дифузія допомагає в передачі сигналів клітиною.

Сигнали можуть бути локальними або міжміськими, впливаючи на клітини, що знаходяться в безпосередній близькості, або клітини інших органів і тканин. У кожному випадку сигнальні молекули подорожують між клітинами і повинні або потрапити в клітини-мішені, або прикріпитися до їх мембрани, щоб доставити свій сигнал.

Спрощені дифузійні білки можуть дозволяти цим сигнальним молекулам потрапляти в клітини за необхідності та закривати цикл зв'язку.

Оскільки полегшена дифузія є пасивний транспортний механізм, це регулюється чинниками безпосереднього оточення, де здійснюється транспорт.

Існує чотири таких фактори:

• Концентрація: Полегшена дифузія покладається на потенційну енергію, представлену градієнтом концентрації. Більша різниця між сторонами з високою та низькою концентрацією означає більший градієнт та швидшу дифузію.
• Ємність білка-носія: Швидкість зв'язування між речовиною, що переноситься, і білком разом із швидкістю переносу впливає на швидкість дифузії.
• Кількість сайтів білка-носія: Більша кількість сайтів означає вищу дифузійну здатність і швидшу дифузію.
• Температура: Хімічні реакції залежать від температури, а більш висока температура означає швидший прогрес реакції та швидшу дифузію.

Поки клітини можуть контролювати кількість сайтів білка-носія, ємність білка-носія фіксована, і клітина має обмежену здатність контролювати температуру процесу та концентрацію речовини поза клітинку. Здатність закривати активність ділянки білка-носія стає важливою для контролю клітинних процесів.

Проста дифузія опікується потребами клітин з точки зору дрібних неполярних молекул, але інші важливі речовини не можуть легко перетнути мембрани. Полярні молекули та більші молекули не можуть дифузувати через напівпроникні плазматичні мембрани клітин та органел, оскільки внутрішній шар ліпідів та жирних кислот блокує їх.

Полегшена дифузія дозволяє речовинам з полярними або великими молекулами контролюватися надходити і виходити з клітин.

Глюкоза і амінокислоти, наприклад, це великі молекули, які відіграють ключову роль у функціонуванні клітин. Глюкоза є важливою поживною речовиною, а амінокислоти використовуються для багатьох клітинних процесів, включаючи поділ клітин.

Для продовження цих процесів полегшена дифузія дозволяє молекулам проходити через клітинні мембрани та мембрани органел, таких як ядро.

Навіть менші молекули, такі як кисень, можуть отримати вигоду від полегшеної дифузії. Хоча кисень може дифундувати через мембрани, полегшена дифузія через білки-носії збільшує швидкість передачі та допомагає функціям клітин крові та м'язів.

В цілому ці мембранно-вбудовані білки відіграють життєво важливу роль у різноманітних клітинних процесах.

Інші теми:

• Вуглекислий газ
• червоні кров'яні тільця