Obsah
- Pasívne transportné gradienty
- Aktívna doprava spotrebúva energiu
- Zjednodušená difúzia vyžaduje proteíny transmembránových nosičov
- Príklady uľahčenej difúzie: Transport iónov sodíka a glukózy
- Zjednodušená difúzia a bunková signalizácia
- Faktory ovplyvňujúce uľahčenú difúziu
- Dôležitosť uľahčenej difúzie
Pri vykonávaní funkcií, ako je rast, delenie a syntéza, bunky používajú a produkujú látky, ktoré musia byť schopné prechádzať cez bunkové a organelinové membrány.
Semipermeabilné bunkové membrány umožňujú niektorým molekulám cestovať cez a koncentračný gradient zo strany vysokej membrány na stranu nízkej koncentrácie prostredníctvom jednoduchej difúzie.
Uľahčená difúzia umožňuje iným dôležitým molekulám krížiť sa selektívnym spôsobom v tom, že používa proteíny zabudované do bunkovej membrány, aby sa umožnilo kríženie určitých látok.
membránové proteíny uľahčenej difúzie buď vytvárajú otvory v membráne a regulujú, čo môže prechádzať, alebo aktívne prenášajú špecifické molekuly cez membránu. Tento proces je zvlášť dôležitý na reguláciu toku iónov, pretože mnoho bunkových funkcií závisí od prítomnosti určitých iónov, aby sa umožnila chemická reakcia.
Okrem iónov môžu nosičové proteíny tiež uľahčovať priechod veľkých molekúl, napríklad glukózy.
Pasívne transportné gradienty
Látky, ktoré bunka produkuje alebo potrebuje, sa môžu transportovať cez bunkové a organelinové membrány niekoľkými spôsobmi. Pasívna preprava nevyžaduje vstup energie a využíva koncentračný gradient na poháňanie pohybu molekúl.
V prostý Pri difúznom type pasívneho transportu dochádza k difúzii cez semipermeabilnú membránu zo strany s vyššou koncentráciou transportovanej látky na stranu s nízkou koncentráciou. Látka prechádza cez membránu nadol v koncentračnom gradiente, ale niektoré molekuly sú blokované.
Ak blokované molekuly musia prechádzať cez membránu, pretože sú potrebné na druhej strane, uľahčená difúzia môže prenášať špecifické molekuly.
Difúzna metóda funguje prostredníctvom proteínov vložených do membrány, ale stále sa spolieha na koncentračný gradient, aby sa umožnil molekulárny pohyb cez membránu. Nepotrebuje energiu, ale proteíny môžu byť selektívne o tom, ktoré molekuly transportujú.
Aktívna doprava spotrebúva energiu
Niekedy sa molekuly musia transportovať cez membrány zo strany s nízkou koncentráciou na stranu, ktorá má vysokú koncentráciu. To je v rozpore s koncentračným gradientom a vyžaduje si energiu.
Bunky, ktoré vykonávajú aktívna preprava vyrobili energiu a uložili ju v adenosintrifosfátu (ATP) molekuly.
Aktívny transport je založený na proteínoch podobných tým, ktoré sa používajú na uľahčenú difúziu, ale využívajú energiu z ATP na prenos molekúl cez membránu proti koncentračnému gradientu.
Po vytvorení väzby s transportovanou molekulou používajú a fosfátová skupina z ATP na zmenu tvaru a uloženie molekuly na druhú stranu membrány.
Zjednodušená difúzia vyžaduje proteíny transmembránových nosičov
Bunkové membrány umožňujú prechod mnohých malých molekúl, ale nabité ióny a väčšie molekuly sú všeobecne blokované. Uľahčená difúzia je metóda, ktorou môžu takéto látky vstupovať do buniek a opúšťať bunky. Nosné proteíny zabudované do membrány môžu uľahčiť prechod iónov dvoma spôsobmi.
Niektoré proteíny sú usporiadané okolo centrálneho priechodu a vytvárajú dieru v plazmatickej membráne bunky, čím otvárajú cestu cez mastné kyseliny vnútrajšok membrán. Takéto otvory môžu prechádzať špecifickými iónmi, ale nosné proteíny sú navrhnuté tak, aby umožňovali prechod iba jedného druhu iónov.
Iné proteíny nevytvárajú otvory, ale transportujú veľké molekuly cez bunkové membrány. Prevod je stále poháňaný koncentračným gradientom, ale proteínové nosiče sa aktívne viažu na látku, ktorú transportujú.
Časť proteínu, ktorá je mimo bunkovej membrány v extracelulárnom priestore, sa viaže na molekulu transportovanej látky a potom ju uvoľňuje do vnútra bunky.
Príklady uľahčenej difúzie: Transport iónov sodíka a glukózy
Normálne hydrofóbna nepolárne mastné kyseliny membrán blokujú priechod nabitých polárnych molekúl, ako sú sodné ióny. Proteíny nosičov, ktoré poskytujú otvory pre takéto ióny, priťahujú ióny a uľahčujú ich prechod cez iónové kanály.
Môžu byť navrhnuté tak, aby prešli iba sodné ióny, ale nie iné, ako sú napríklad draselné ióny. Otvory nosičového proteínu môžu tiež regulovať tok iónov a vypínajú sa, keď bunka nepotrebuje viac iónov.
Na transport molekúl glukózy, ktoré sú zvyčajne príliš veľké na to, aby prešli cez membránu, proteíny transportéra glukózy mať miesto, kde sa môžu viazať na molekuly glukózy. Pripevňujú sa a uľahčujú transport glukózy cez bunkovú membránu. Poloha nosičového proteínu sa stáva priepustnou medzerou v membráne, ktorá nedovolí glukózovej molekule prejsť inde.
Zjednodušená difúzia a bunková signalizácia
Bunky vo viacbunkových organizmoch musia koordinovať svoje činnosti, napríklad kedy rastú a kedy sa delia. Bunky dosahujú túto koordináciu signalizáciou toho, akú aktivitu vykonávajú a čo je potrebné, pričom uvoľňujú signalizačné chemikálie. Uľahčená difúzia pomáha pri signalizácii buniek.
Signály môžu byť lokálne alebo veľké vzdialenosti, ktoré ovplyvňujú bunky v bezprostrednom susedstve alebo bunky v iných orgánoch a tkanivách. V každom prípade signálne molekuly cestujú medzi bunkami a musia buď vstúpiť do cieľových buniek alebo sa pripojiť na ich membránu, aby mohli doručiť svoj signál.
Umožnené difúzne proteíny môžu týmto signálnym molekulám umožniť vstup do buniek podľa potreby a uzavrieť komunikačnú slučku.
Faktory ovplyvňujúce uľahčenú difúziu
Pretože uľahčená difúzia je mechanizmus pasívneho transportu, riadi sa faktormi v bezprostrednom prostredí, v ktorom sa preprava uskutočňuje.
Existujú štyri takéto faktory:
Zatiaľ čo bunky môžu kontrolovať počet miest nosičového proteínu, kapacita nosičového proteínu je fixná a bunka má obmedzenú schopnosť regulovať procesnú teplotu a koncentráciu látky mimo bunky. Schopnosť uzavrieť aktivitu miesta nosičového proteínu sa stáva dôležitou pre kontrolu bunkových procesov.
Dôležitosť uľahčenej difúzie
Jednoduchá difúzia sa stará o potreby buniek, pokiaľ ide o malé nepolárne molekuly, ale iné dôležité látky nemôžu ľahko prechádzať cez membrány. Polárne molekuly a väčšie molekuly sa nemôžu rozptyľovať cez semipermeabilné plazmové membrány buniek a organel, pretože ich blokuje vnútorná vrstva lipidov a mastných kyselín.
Umožnená difúzia umožňuje látkam s polárnymi alebo veľkými molekulami vstupovať a vystupovať z buniek kontrolovaným spôsobom.
Napríklad glukóza a aminokyseliny sú veľké molekuly, ktoré hrajú kľúčovú úlohu v bunkových funkciách. Glukóza je dôležitou živinou a aminokyseliny sa používajú pri mnohých bunkových procesoch vrátane delenia buniek.
Aby tieto procesy pokračovali, uľahčená difúzia umožňuje molekulám prechádzať cez bunkové membrány a membrány organel, ako je jadro.
Zjednodušená difúzia môže ťažiť aj menšie molekuly, napríklad kyslík. Aj keď kyslík môže difundovať cez membrány, uľahčená difúzia prostredníctvom proteínov nosiča zvyšuje rýchlosť prenosu a pomáha pri fungovaní krvných buniek a svalov.
Celkovo tieto membránové proteíny hrajú dôležitú úlohu v rôznych bunkových procesoch.
Ďalšie témy: