Ułatwiona dyfuzja: definicja, przykład i czynniki

Zawartość

• Transport pasywny wykorzystuje gradienty stężenia
• Aktywny transport zużywa energię
• Ułatwienie dyfuzji wymaga białek z nośnika przezbłonowego
• Ułatwione przykłady dyfuzji: transport jonów sodu i glukozy
• Ułatwiona dyfuzja i sygnalizacja komórkowa
• Czynniki wpływające na ułatwione przenikanie
• Znaczenie ułatwionej dyfuzji

Podczas wykonywania funkcji, takich jak wzrost, podział i synteza, komórki używają i wytwarzają substancje, które muszą być zdolne do przenikania przez błony komórkowe i organelle.

Półprzepuszczalne błony komórkowe pozwalają niektórym cząsteczkom przemieszczać się w poprzek gradient stężenia od strony membrany o wysokim stężeniu do strony o niskim stężeniu poprzez prostą dyfuzję.

Ułatwiona dyfuzja pozwala innym ważnym cząsteczkom krzyżować się w sposób wybiórczy, ponieważ wykorzystuje białka wbudowane w błonę komórkową, aby umożliwić przejście niektórych substancji.

The białka błonowe ułatwionej dyfuzji albo tworzą otwory w błonie i kontrolują, co może przechodzić, albo aktywnie przenoszą określone molekuły przez błonę. Proces ten jest szczególnie ważny dla kontrolowania przepływu jonów, ponieważ wiele funkcji komórek zależy od obecności niektórych jonów, aby umożliwić przebieg reakcji chemicznej.

Oprócz jonów białka nośnikowe mogą również ułatwiać przechodzenie dużych cząsteczek, takich jak glukoza.

Transport pasywny wykorzystuje gradienty stężenia

Substancje wytwarzane lub potrzebne komórce mogą być transportowane przez błony komórkowe i organelle na kilka sposobów. Transport pasywny nie wymaga nakładu energii i wykorzystuje gradient stężenia do zasilania ruchu cząsteczek.

w prosty dyfuzja typu pasywnego transportu, dyfuzja odbywa się przez półprzepuszczalną membranę od strony o wyższym stężeniu transportowanej substancji na stronę o niskim stężeniu. Substancja przechodzi przez membranę w dół gradientu stężenia, ale niektóre cząsteczki są zablokowane.

Jeśli zablokowane cząsteczki muszą przejść przez błonę, ponieważ są potrzebne po drugiej stronie, ułatwiona dyfuzja może transportować określone cząsteczki.

Metoda dyfuzji działa poprzez białka osadzone w błonie, ale nadal opiera się na gradiencie stężenia w celu wzmocnienia ruchu molekularnego przez błonę. Nie wymaga energii, ale białka mogą być selektywne w kwestii tego, które cząsteczki transportują.

Aktywny transport zużywa energię

Czasami cząsteczki muszą być transportowane przez błony z boku o niskim stężeniu na stronę o wysokim stężeniu. Jest to sprzeczne z gradientem stężenia i wymaga energii.

Komórki, które się przeprowadzają transport aktywny wytworzyli energię i zgromadzili ją adenozynotrifosforan (ATP) cząsteczki.

Aktywny transport opiera się na białkach podobnych do białek stosowanych w celu ułatwienia dyfuzji, ale wykorzystują one energię z ATP do przenoszenia cząsteczek przez błonę wbrew gradientowi stężenia.

Po utworzeniu wiązania z transportowaną cząsteczką używają grupa fosforanowa od ATP, aby zmienić kształt i osadzić cząsteczkę po drugiej stronie błony.

Ułatwienie dyfuzji wymaga białek z nośnika przezbłonowego

Błony komórkowe mogą umożliwiać przejście wielu małych cząsteczek, ale naładowane jony i większe cząsteczki są na ogół blokowane. Ułatwiona dyfuzja to metoda, dzięki której takie substancje mogą wchodzić i wychodzić z komórek. Białka nośnikowe osadzone w błonie mogą ułatwiać przepływ jonów na dwa sposoby.

Niektóre białka są rozmieszczone wokół centralnego przejścia i tworzą dziurę w błonie plazmatycznej komórki, otwierając ścieżkę przez Kwasy tłuszczowe wnętrza membran. Określone jony mogą przechodzić przez takie otwory, ale białka nośnikowe są zaprojektowane tak, aby przepuszczać tylko jeden rodzaj jonów.

Inne białka nie tworzą otworów, ale transportują duże cząsteczki przez błony komórkowe. Transfer jest nadal napędzany gradientem stężenia, ale białka nośnikowe aktywnie łączą się z transportowaną substancją.

Część białka znajdująca się poza błoną komórkową w przestrzeni zewnątrzkomórkowej wiąże się z cząsteczką transportowanej substancji, a następnie uwalnia ją do wnętrza komórki.

Ułatwione przykłady dyfuzji: transport jonów sodu i glukozy

Zwykle hydrofobowy niepolarne kwasy tłuszczowe błon blokują przejście naładowanych cząsteczek polarnych, takich jak jony sodu. Białka nośnikowe, które zapewniają otwory dla takich jonów, przyciągają jony i ułatwiają ich przejście przez kanały jonowe.

Mogą być zaprojektowane i przepuszczać tylko jony sodu, ale nie inne, takie jak jony potasu. Otwory białka nośnikowego mogą również kontrolować przepływ jonów, zamykając się, gdy komórka nie potrzebuje więcej jonów.

Do transportu cząsteczek glukozy, które zwykle są zbyt duże, aby przejść przez błonę, białka transportujące glukozę mają miejsce, w którym mogą się wiązać z cząsteczkami glukozy. Łączą się i ułatwiają transport glukozy przez błonę komórkową. Lokalizacja białka nośnikowego staje się przepuszczalną szczeliną w błonie, która nie pozwala na przejście cząsteczki glukozy w inne miejsce.

Ułatwiona dyfuzja i sygnalizacja komórkowa

Komórki w organizmach wielokomórkowych muszą koordynować swoje działania, na przykład kiedy rosnąć i kiedy dzielić. Komórki osiągają tę koordynację, sygnalizując, w jaki rodzaj aktywności są zaangażowane i co jest potrzebne, uwalniając chemikalia sygnalizujące. Ułatwiona dyfuzja pomaga w sygnalizacji komórkowej.

Sygnały mogą być lokalne lub duże, wpływając na komórki w bezpośrednim sąsiedztwie lub komórki w innych narządach i tkankach. W każdym przypadku cząsteczki sygnałowe przemieszczają się między komórkami i muszą albo wejść do komórek docelowych lub dołączyć do błony, aby dostarczyć swój sygnał.

Ułatwione białka dyfuzyjne mogą umożliwić cząsteczkom sygnałowym wejście do komórek w razie potrzeby i zamknięcie pętli komunikacyjnej.

Czynniki wpływające na ułatwione przenikanie

Ponieważ ułatwiona dyfuzja jest pasywny mechanizm transportowy, jest regulowany przez czynniki występujące w bezpośrednim otoczeniu, w którym odbywa się transport.

Istnieją cztery takie czynniki:

Podczas gdy komórki mogą kontrolować liczbę miejsc białka nośnikowego, pojemność białka nośnikowego jest stała, a komórka ma ograniczoną zdolność do kontrolowania temperatury procesu i stężenia substancji na zewnątrz komórki. Zdolność do zamknięcia aktywności miejsca białka nośnikowego staje się ważna do kontrolowania procesów komórkowych.

Znaczenie ułatwionej dyfuzji

Prosta dyfuzja zaspokaja potrzeby komórek pod względem małych niepolarnych cząsteczek, ale inne ważne substancje nie mogą łatwo przedostać się przez błony. Cząsteczki polarne i większe cząsteczki nie mogą dyfundować przez półprzepuszczalne błony komórkowe komórek i organelli, ponieważ blokuje je wewnętrzna warstwa lipidów i kwasów tłuszczowych.

Ułatwiona dyfuzja pozwala substancjom z polarnymi lub dużymi cząsteczkami wchodzić i wychodzić z komórki w kontrolowany sposób.

Na przykład glukoza i aminokwasy są dużymi cząsteczkami, które odgrywają kluczową rolę w funkcjach komórek. Glukoza jest ważnym składnikiem odżywczym, a aminokwasy są wykorzystywane w wielu procesach komórkowych, w tym w podziale komórek.

Aby procesy te przebiegały, ułatwiona dyfuzja umożliwia cząsteczkom przechodzenie przez błony komórkowe i błony organelli, takich jak jądro.

Nawet mniejsze cząsteczki, takie jak tlen, mogą skorzystać z ułatwionej dyfuzji. Chociaż tlen może dyfundować przez błony, ułatwiona dyfuzja przez białka nośnikowe zwiększa szybkość transferu i pomaga w funkcjonowaniu komórek krwi i mięśni.

Ogólnie rzecz biorąc, te białka wbudowane w błonę odgrywają istotną rolę w różnych procesach komórkowych.

Inne tematy: