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促进的扩散定义
易化扩散是生物转运的过程,其中生物膜的特定结构组分与特定溶质或溶质类别相互作用,显着增加了它们可以穿过膜的速率。
- 这是A.被动介导的运输在某种转运蛋白的帮助下,颗粒或物质从浓度较高的区域或浓度较低的区域穿过生物膜。
- 由于物质的运动发生在浓度梯度的方向(从较高到更低),因此不需要化学能或ATP。
- 然而,通过便于扩散传送的物质不会容易或跨越膜而移动。
- 类似地,负责促进扩散的膜组分称为运输介质。
原则(促进扩散是如何工作的?)
图像来源:维基百科(马里亚纳Ruiz比利亚雷亚尔)。
- a的脂质双层血浆膜不允许以相同的缓解运输所有分子。
- 由于膜是疏水的,它不允许亲水分子和一些高度极性的m分子运动。
- 很少有亲水分子以及较小的亲水分子,可以基于浓度梯度快速地穿过膜。
- 然而,较大的非极性分子需要膜载体和通道等转运介质的帮助。
- 穿过膜的运动可以通过这两种机制之一进行;一种涉及载体蛋白,另一种涉及通道蛋白。
- 在通道蛋白的情况下,存在于膜中的跨膜蛋白在膜中的沟道(孔)起到允许分子的运输。
- 这些通道跨越质膜,连接外部环境和细胞质,或跨越不同细胞器的生物膜。
- 类似带电离子的分子通过蛋白质复合物形成的跨膜通道进行运输。
- 在载体蛋白质的情况下,利用嵌入在生物膜中的转运蛋白或载体蛋白质。
- 这些蛋白质对细胞外基质上的一些分子具有特异性亲和力。
- 载体蛋白与分子结合,导致分子的构象发生变化,促进分子穿过细胞膜进入胞质。
- 这种促进扩散的机制适用于酶等大分子。
通道蛋白和载体蛋白
什么是通道蛋白?
- 通道蛋白是存在于生物膜中的完整蛋白,通过形成通道使分子通过膜进行运输。
- 通过通道的物种,也称为跨膜蛋白在跨越膜时,几乎总是离子。
- 许多通道非常有选择性,容易通过一些离子,同时对其他人基本不可渗透。
- 基于结构模型,通道直径被认为不超过4 - 5Å,类似于常见生物离子的宽度。
- 同样,通道可以很容易地传递阳离子而不传递阴离子,或者对具有相同电荷的两种离子表现出非常不同的渗透性,从而增加了扩散的选择性和特异性。
- 这些通道具有暴露于细胞外和细胞内基质的亲水结构域。
- 此外,它们有一个亲水核心,通过膜层提供一个水合开口。
- Aquaporins是蛋白质的蛋白质,其以非常高的速率在质膜上运输水。
- 通道的选择性特性来自离子和孔口或孔的口腔或壁之间的相互作用。
- 离子通过这些通道允许运动,同时避免了浆膜的非极性中心层。
- 通道蛋白通常是门控的,根据某些信号允许通道的关闭或打开。
- 这些信号可以是电信号或仅结合分子。
什么是载体蛋白?
- 载体蛋白是在膜中参与促进扩散的另一组蛋白。
- 载体蛋白,如名称表明,携带膜穿过膜的分子。
- 这些蛋白质与分子中的特定区域结合,导致构象变化,然后根据浓度梯度将结合分子移动到电池的内部。
- 载体蛋白质体积庞大,不太可能通过载体来运输溶质扩散从膜的一张面向另一个面。
- 因此,在大多数模型中,载体通过a来完成它的任务构象变化。
- 构象变化的机制不完全理解,但假设氢键受到影响,这导致分子形状的变化。
- 载体上的结合位点具有很强的选择性。例如,糖载体区分d -和我糖。
- 结合位点的构造或站点的电荷分布应匹配所需基板的独特部分。
- 这种选择性增加了质膜的选择性。
- 特定底物穿过膜的速率会受到体系中其他溶质的影响。
- 当所有的载体蛋白都与配体结合在一起时,它们就会饱和,转运速率就会达到最大值。
- 载体蛋白也用于活性运输,用于分子的运动,以牺牲能量为代价。
影响促进扩散的因素
- 由于促进的扩散是被动运输的模式,因此它由几个环境因素介导。其中一些是:
1.浓度梯度
- 跨膜浓度梯度是调节扩散过程的重要因素。
- 扩散总是从浓度高的区域扩散到浓度低的区域。
- 梯度产生势能随着浓度差异的增加而增加,这导致更快的扩散。
2.温度
- 与载体的构象变化相关的能量屏障通常高于溶剂粘度的激活能量,其通过通道蛋白质确定扩散。
- 载流子输运速率随温度的升高而加快。
- 温度的增加会增加分子中载体蛋白和配体之间的反应速率。
3.饱和度
- 由于膜中载体蛋白的数量有限,一旦所有的蛋白质都被结合,它们就不能再结合更多的分子,
- 此时,即使随着浓度梯度的增加,也不会增加扩散速率。
4.选择性
- 一般来说,在输运速率和输运过程的选择性之间存在着一种互反关系。
- 这是因为,因为选择性通常是通过在可用溶质中区分的结合点来实现。
- 这些选择性和强烈的相互作用倾向于延迟运输。
促进扩散的例子
1.葡萄糖和氨基酸的转运
- 葡萄糖和氨基酸从血液运输到细胞内就是促进扩散的一个例子。
- 在小肠中,这些分子通过活性转运脱离,然后释放到血液中。
- 因为葡萄糖和氨基酸是更大的分子,它们需要分别被称为葡萄糖转运蛋白或氨基酸渗透蛋白的载体蛋白来将它们从血液运输到细胞。
2.天然气运输
- 氧气在血液和肌肉中的运输是促进扩散的另一个例子。
- 在血液中,血红蛋白是载体蛋白,而在肌肉中,是肌红蛋白的载体蛋白。
- 血液的扩散在膜的一侧上的较高压力和另一侧的较低的导致发生。
- 一种类似的机理涉及二氧化碳和一氧化碳的运输。
3.离子运输
- 离子是极性分子,因此不能通过具有类似电荷的膜移动。
- 这些离子通过称为离子通道的跨膜蛋白传送。
- 这些通道特异于钾,钠和钙的特定离子。
- 这些通道具有高度特异性,并且在不使用任何化学能的情况下允许快速运输速率。
促进扩散的应用/重要性
- 便利扩散在维持外部环境之间的平衡方面起着至关重要的作用。
- 类似地,促进的扩散确保了不同的生物膜的选择性。
- 通过促进扩散进行氧气,营养素和离子是维持最佳稳态的离子等的重要细胞机制。
参考资料
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