Difuzijski mehanizmi u stanici. Difuzija kroz proteinske kanale

Video: Promet u stanicama difuzije i osmoze, dio - 1 Promet u stanicama: difuzije i osmoze, dio - 1

difuzija kroz stanične membrane je podijeljena u dva podtipa: jednostavne difuzije i olakšanom difuzijom. Jednostavna difuzija znači da kinetička kretanje molekula ili iona javlja kroz otvor u membranu ili intramolekularne prostora bez interakcije s proteinima membrane nosača. Brzina difuzije je određena količinom tvari, kutna brzina kretanja, broj i veličina otvora u membrani kroz koji se može pomicati molekula ili iona.

Video: prijevoz tvari u organizmu

olakšana difuzija To zahtijeva interakciju c-proteinskog nosača koji olakšava transport molekule ili iona kemijski vezanje s njima u takvom obliku shuttling kroz membranu.

jednostavna difuzija može pojaviti kroz staničnu membranu na dva načina: (1) preko intermolekularnih prostora lipidnog dvosloja kada difuziju supstanca topljiva u zhirah- (2), ispunjene vodom kanala prodiru nekih velikih transportnih proteina, kao što je prikazano na slici. 4-2 lijevo.

Difuzija tvari topljivih u mastima kroz lipidni dvosloj. Jedan od najvažnijih čimbenika koji određuju brzinu difuzije tvari kroz lipidni dvosloj je njegova topljivost u lipidima. Na primjer, kisik, dušik, ugljični dioksid, i alkoholi imaju veću topljivost u lipidima, pa se može otopiti izravno u lipidni dvostruki sloj i difundiraju kroz stanične membrane na isti način kao što su tvari topive u vodi raširena u vodenim otopinama. Očito, vrijednost širenja svaki od tih tvari izravno je proporcionalna njihovoj topljivosti u lipidima. Na taj način se može transportirati vrlo velike količine kisika. Dakle, kisik može biti isporučen u stanice je gotovo jednako brzo kao da je stanična membrana ne postoji.

Difuzija vode i drugih netopljivi u masti molekule preko proteinskih kanala. Unatoč činjenici da je voda nije topljiv u lipidne membrane, lako prolazi kroz kanale u proteinske molekule koje prodiru kroz membranu. To utječe na brzinu kojom molekula vode može kretati kroz većinu staničnih membrana. Na primjer, ukupna količina vode koja se raspršuje u oba smjera preko membrane eritrocita u sekundi, oko 100 puta veća od volumena same stanice.

Kroz kanale koje pruža pore protein, može proći i drugi netopljivi lipidnih molekula, kada su topivi u vodi i vrlo su male. Međutim, povećanje veličine tih molekula brzo smanjuje njihovu prodoran sposobnost. Na primjer, mogućnost prodiranja ureje kroz membranu je oko 1000 puta manja nego u vodi, iako se promjer molekulom uree je samo 20% veći od promjera molekula vode. Ipak, s obzirom na izuzetnu brzinu prolaza vode, urea prodoran sposobnost osigurava brzi transport kroz membranu u roku od nekoliko minuta.

Difuzija kroz proteinske kanale

trodimenzionalni računalni Rekonstrukcija protein kanali pokazala prisutnost cjevaste strukture za prodiranje kroz membranu - od izvanstanična do unutarstanične tekućine. Prema tome, tvari se mogu kretati po tim kanalima s jednostavnom difuzijom s jedne strane membrane na drugu. Protein kanali razlikuju u dvije važne značajke: (1) oni su često selektivno propusna za (2), mnogi kanali mogu se otvoriti ili zatvoriti vrata određene tvari.

Video: membranskih potencijala - Dio 1

izbor propusnost proteinskih kanala. Mnogi visoko selektivni protein kanala za transport jednog ili više određenih iona ili molekula. To je zbog inherentne karakteristikama kanala (promjer i oblik), te s prirodom električnog naboja i kemijskih veza obloge njihove površine. Na primjer, jedan od glavnih proteinskih kanala - tzv natrijev kanal - imaju promjer od 0,3 do 0,5 nm, a što je još važnije, da unutarnja površina kanala snažno negativno nabijen. Ovi negativni naboji mogu produžiti manje kanale unutar sušenog natrijevih iona, ovi ioni zapravo vuče od molekula okolne vode. Jednom u kanalu, natrijevi ioni difundiraju u oba smjera prema uobičajenim pravilima za difuziju. U tom pogledu, posebno natrijev kanal selektivni za natrij ione.

Ovi kanali su nešto manje od natrija kanali, njihov promjer je samo oko 0,3 nm, ali ne negativno nabijeni i imaju različite kemijske veze. Prema tome, postoji izrazita sila vučenja unutar kanala iona i kalij iona ne oslobađaju iz svojih vodene ljuske. Po veličini hidratiziranom obliku kalij iona je mnogo manje hidratizirani oblik natrijeve iona, kao što je natrijev ion privlači mnogo više molekula vode od kalij iona. Prema tome, manje hidrirani kalij ioni se mogu lako proći kroz ovaj uski kanal, dok veći „se odbacuje” hidrirani natrijev ion, koja omogućuje selektivnu propusnost za određene iona.