Mehanizem difuzije v celici. Difuzija skozi proteinske kanale

Video: Promet v celicah Difuzija in Osmosis, del - 1 transporta v celicah: difuzije in osmoze, del - 1

difuzija skozi celično membrano je razdeljen na dva podtipov: navadno difuzije in olajša difuzijo. Enostavna difuzija pomeni, da pride do kinetična pretok molekul ali ionov skozi odprtino v membrani ali intermolekularno prostor brez interakcije z membrano nosilnih proteinov. Stopnja difuzije določimo s količino snovi, kotne hitrosti gibanja, število in velikost luknje v membrani, skozi katero se lahko premika molekule ali ioni.

Video: Prevoz snovi v telesu

olajšani transport To zahteva interakcijo c-nosilnega proteina, ki omogoča prevoz molekul ali ionov kemijsko vezavo z njimi in to v obliki shuttling preko membrane.

enostavna difuzija lahko pride skozi celično membrano na dva načina: (1) preko medmolekulskih prostorih lipidni dvosloj ko je difuzijski snov topna v zhirah- (2) preko z vodo napolnjene kanale prodre nekaj velikih transportnih proteinov, kot je prikazano na sl. 4-2 levo.

Difuzija snovi maščobi topnih skozi lipidni dvosloj. Eden od najbolj pomembnih faktorjev, ki določajo hitrost difuzije snovi skozi lipidni dvosloj, je njena topnost v lipidov. Na primer, kisika, dušika, ogljikovega dioksida in alkoholov ima višjo topnost lipidov, zato jih lahko raztopimo neposredno v lipidni dvosloj in difundira skozi celično membrano na enak način, kot so vodotopne snovi razpršena v vodnih raztopinah. Očitno je, da je vrednost difuzije vsake od teh snovi je neposredno sorazmeren z njihovim topnosti v lipidov. Na ta način se lahko prevažajo zelo velike količine kisika. Tako lahko, kisika je treba dostaviti v celicah, je skoraj tako hitro, kot če je celična membrana ni obstajala.

Difuzija vode in drugih netopen v maščobah molekule preko proteinskih kanalov. Kljub dejstvu, da je voda ni topen v lipidnih membran, zlahka prehaja skozi kanale v proteinskih molekulah, ki prodrejo skozi membrano skozi. To vpliva na hitrost, s katero lahko vodne molekule gibanja po večini celičnih membran. Na primer, skupna količina vode, ki difundira v obe smeri čez membrano eritrocitov na sekundo, približno 100-krat večja od prostornine same celice.

Skozi kanale, ki beljakovinski pore, lahko prenese in drugi netopni lipidnih molekul, ko so topne v vodi in so zelo majhne. Vendar pa povečanje velikosti teh molekul hitro zmanjšuje njihovo prodoren sposobnosti. Na primer, možnost prodiranja sečnine skozi membrano je približno 1000-krat manjša od tiste vode, čeprav je premer molekule sečnine le 20% večji od premera vodnih molekul. Vendar je glede na izjemno hitrost prehoda vode, sečnina prodirajo sposobnost zagotavlja hiter transport preko membrane v nekaj minutah.

Difuzija skozi proteinske kanale

tridimenzionalna računalniška Obnovo proteinske kanale pokazala prisotnost cevastih struktur penetrirati skozi membrano - od zunajcelična do znotrajcelični tekočini. Zato lahko te snovi gibati po teh poteh s preprosto difuzijo iz ene strani membrane na drugo. Protein kanali se razlikujejo v dveh pomembnih značilnosti: (1) so pogosto selektivno prepuščajo določene snovi (2), lahko veliko kanali odpirati ali zapirati z vrati.

Video: membranski potencial - 1. del

volitve Prepustnost proteinskih kanalov. Mnogi visoko selektivni proteinske kanale za prevoz enega ali več določenih ionov ali molekul. To je posledica bistvene lastnosti kanala (premer in oblike), kot tudi z naravo električnih nabojev in kemičnimi vezmi oblog njihove površine. Na primer, ena od glavnih proteinskih kanalih - tako imenovani natrijevega kanalčka - s premerom 0,3 do 0,5 nm, še bolj pomembno, notranja površina kanala močno negativno nabit. Ta negativni naboji lahko podaljša manjše kanale podal dehidrirane natrijeve ione, ti ioni dejansko vleče vodnih molekul obdajajo. Ko v kanalu, natrijevi ioni difundirajo v obe smeri v skladu z običajnimi pravili za difuzijo. V zvezi s tem natrijevega kanalčka posebej selektiven za natrijeve ione.

Ti kanali so nekoliko manjša od natrija kanali, njihov premer le okoli 0,3 nm, vendar ne negativno nabiti in imajo različne kemijske vezi. Zato obstaja izrazit sila vleče znotraj kanala ionov in kalijevih ionov ne sprosti iz vodne lupine. Z velikostjo hidrirani obliki kalijevega iona veliko manjša hidratna oblika natrijevega iona, kot je natrijev ion pritegne veliko več vodnih molekul kot kalijeve ione. Zato lahko manjše hidriran kalijeve ione zlahka prehaja skozi ta ozek kanal, medtem ko večji "zavrne" hidrirano natrijev ion, ki omogoča selektivno prepustnost za posebne ionov.