mecanisme de difuzie în celulă
mecanisme de difuzie în celulă. Difuziunea prin canalele proteice
Difuziunea prin membrana celulară este împărțit în două subtipuri: o simplă difuzie și difuzie facilitată. simplă difuzie înseamnă că mișcarea cinetică a moleculelor sau ionilor are loc prin gaura din membrana sau spațiu intermoleculară fără nici o interacțiune cu proteine purtătoare de membrană. Viteza de difuzie este determinată de cantitatea de substanță, viteza unghiulară a mișcării, numărul și mărimea găurilor în membrana prin care se pot deplasa molecule sau ioni.
difuziune facilitata necesită interacțiunea cu purtător proteină care favorizează transportul de molecule sau ioni de legare chimic cu acestea și în astfel de formă călătorind prin membrană.
simpla difuzie se poate produce prin membrana celulară în două moduri: (1) prin spații intermoleculare ale bistratul lipidic când substanța difuzând este solubilă în grăsimi; (2) canale umplute cu apă prin penetrarea unor proteine mari de transport, așa cum se arată în Fig. 4-2 din stânga.
Difuzia substanțelor liposolubile prin bistratul lipidic. Unul dintre cei mai importanți factori care determină viteza de difuzie a substanțelor prin bistratul lipidic, este solubilitatea sa în lipide. De exemplu, oxigen, azot, dioxid de carbon, și alcooli au o solubilitate lipide mai mare, prin urmare, ele pot fi dizolvate direct în bistratul lipidic și difuza prin membrana celulară în același mod ca și substanțele solubile în apă sunt difuzate în soluții apoase. Evident, valoarea difuziei fiecăreia dintre aceste substanțe este direct proporțională cu solubilitatea lor în lipide. În acest fel poate fi transportat cantitate foarte mare de oxigen. Astfel, oxigenul poate fi livrat în celule este aproape la fel de rapid ca și în cazul în care membrana celulei nu exista.
Difuzia apei și celălalt insolubil în grăsimi molecule prin canale de proteine. În ciuda faptului că apa nu este solubil în membranele lipidice, trece cu ușurință prin canale în molecule de proteine care penetrează membrana prin. Aceasta afectează viteza cu care moleculele de apă se pot deplasa prin cele mai multe dintre membranele celulare. De exemplu, cantitatea totală de apă care difuzează în ambele sensuri prin membrana de eritrocit pe secundă, aproximativ 100 de ori mai mare decât volumul celulei în sine.
Prin canalele furnizate de pori de proteine. pot trece și alte molecule lipidice insolubile atunci când acestea sunt solubile în apă și sunt destul de mici. Cu toate acestea, creșterea dimensiunii acestor molecule reduce rapid capacitatea lor penetrant. De exemplu, posibilitatea de penetrare a ureei prin membrana este de aproximativ 1000 de ori mai mică decât cea a apei, chiar dacă diametrul unei molecule de uree este de numai 20% mai mare decât diametrul moleculelor de apă. Cu toate acestea, având în vedere viteza remarcabila de trecere a apei, uree penetrant capacitatea asigură transportul rapid prin membrana în câteva minute.
Difuziunea prin canalele proteice
reconstrucție computerizată a canalelor de proteine tridimensionale demonstrat prezența structurilor tubulare care penetrează prin membrana - de extracelular la lichidul intracelular. În consecință, substanțele se pot deplasa de-a lungul acestor canale prin simpla difuzie dintr-o parte a membranei la alta. Canale de proteine diferă în două caracteristici importante: (1) de multe ori ele sunt selectiv permeabile la anumite substanțe; (2), mai multe canale pot fi deschise sau închise de poarta.
Permeabilitatea selectivă a canalelor de proteine. Multe canale de proteine foarte selectiv pentru transportul unuia sau mai multor ioni sau molecule. Acest lucru se datorează caracteristicilor inerente ale canalului (diametru și formă), precum și cu natura sarcinilor electrice și a legăturilor chimice care căptușesc suprafețele acestora. De exemplu, unul dintre cele mai importante canale de proteine - așa-numitul canal de sodiu - având un diametru de la 0,3 la 0,5 nM, dar mai important, suprafața internă a canalului este puternic încărcat negativ. Aceste sarcini negative pot prelungi canalele minore in ioni de sodiu deshidratați, acești ioni de fapt trăgând de moleculele de apă din jur. Odată ajuns în canal, ionii de sodiu difuzează în oricare direcție în conformitate cu regulile normale de difuzare. În acest sens, canalul de sodiu specific selectiv pentru ionii de sodiu.
Aceste canale sunt ușor mai mică decât canalul de sodiu. diametrul lor este de numai aproximativ 0,3 nm, dar nu încărcate negativ și au diferite legături chimice. Prin urmare, există o forță de tragere pronunțată în interiorul ionilor de canal și ionii de potasiu nu sunt eliberate din carapace apos. Prin dimensiunea hidratată de ioni de potasiu este mult mai mică formă hidratată a ionului de sodiu, ca ion de sodiu atrage mult mai multe molecule de apă decât ioni de potasiu. În consecință, ionii de potasiu hidratat mai mici pot trece cu ușurință prin acest canal îngust, în timp ce mai mare „este respins“ ion de sodiu hidratat, care asigură o permeabilitate selectivă pentru ioni specifici.