Dyfuzja w komórce: 11 prostych faktów (co, jak, kiedy, gdzie, wpływ)

by

Dyfuzja w komórce to pasywny transport substancji rozpuszczonej w dół jej gradientu stężenia. W biologii gradient stężeń występuje w poprzek półprzepuszczalnej błony plazmatycznej, tak że stężenie substancji rozpuszczonych po jednej stronie błony jest wyższe niż po drugiej stronie.

Siłą napędową ruchu substancji rozpuszczonych podczas dyfuzji jest różnica ich stężenia przez błonę, która tworzy gradient stężenia. Kieruje ruchem substancji rozpuszczonej w dół gradientu, aż strumień netto substancji rozpuszczonych przez membranę stanie się równy.

Jaka jest dyfuzja w komórce?

Dyfuzja w komórce to proces, w którym substancje rozpuszczone z obszaru o wysokim stężeniu przemieszczają się w kierunku obszaru o niskim stężeniu, aż do osiągnięcia równowagi, bez wydawania na to energii lub ATP. Substancje rozpuszczone przemieszczają się przez błonę plazmatyczną poprzez dyfuzję prostą lub dyfuzję ułatwioną, w dół gradientu stężenia.

Jak dyfuzja wpływa na komórkę?

Dyfuzja umożliwia różnym typom cząsteczek wnikanie i istnienie do komórek przez ich błonę komórkową, zgodnie z potrzebami komórek lub reakcjami metabolicznymi i regulacyjnymi zachodzącymi wewnątrz macierzy komórkowej.

  • Gazy: Gazy, takie jak tlen, dwutlenek węgla i tlenek węgla, mogą przechodzić przez błonę plazmatyczną przez zwykłą dyfuzję.
  • Cząsteczki polarne i naładowane: Cząsteczki polarne i naładowane, takie jak jony, węglowodany, aminokwasy, nukleozydy, mogą przechodzić przez błonę plazmatyczną tylko przez białka ułatwiające obecne w błonie komórkowej.
  • Cząsteczki niepolarne i nienaładowane: Małe, niepolarne i nienaładowane cząsteczki wraz z niektórymi hydrofobowymi cząsteczkami organicznymi mogą przechodzić przez błonę plazmatyczną przez prostą dyfuzję.

Czy dyfuzja wpływa na komórki?

Dyfuzja wpływa na komórkę na różne sposoby. Może wpływać na stężenie substancji rozpuszczonych w macierzy komórki, zmieniać objętość i wielkość komórek, jeśli ulegnie osmozie i powodować zmiany konformacyjne w białkach błonowych komórki.

Jak dyfuzja wpływa na komórki?

Dyfuzja może wpływać na rozmiar komórki, jeśli komórka przechodzi specjalny rodzaj dyfuzji zwany osmozą. W osmozie woda, która jest rozpuszczalnikiem polarnym, przechodzi przez błonę plazmatyczną zamiast substancji rozpuszczonych w wodzie. W rezultacie, absorpcja i uwalnianie tych cząsteczek wody w odpowiedzi na różne stężenia substancji rozpuszczonej w błonie prowadzi do odpowiednio zwiększenia i zmniejszenia objętości i wielkości komórek.

Jak dyfuzja wpływa na wielkość komórek?

Osmoza, która jest szczególnym rodzajem dyfuzji w komórce, wpływa na objętość komórki w zależności od rodzaju roztworu, w którym znajduje się komórka lub jest otoczona przez wymianę substancji rozpuszczonej i rozpuszczalników, która zachodzi do momentu osiągnięcia stanu równowagi. Z drugiej strony jego wpływ jest nieco inny w komórkach zwierzęcych i roślinnych. Efekty te są z natury odwracalne, a komórki mogą wrócić do swoich pierwotnych wymiarów w ciągu kilku minut, ustalając równowagę między stężeniem substancji rozpuszczonej zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórki.

Gdy dwa roztwory o różnym stężeniu substancji rozpuszczonej są oddzielone półprzepuszczalną membraną, cząsteczki wody w roztworze hipertonicznym lub hiperosmotycznym przemieszczają się przez błonę półprzepuszczalną w kierunku roztworu hipotonicznego lub hipoosmotycznego. Hipertoniczny roztwory mają porównywalnie wyższe stężenie substancji rozpuszczonej w porównaniu z komórką, podczas gdy hipotoniczny roztwory mają porównywalnie niższe stężenie substancji rozpuszczonej niż w komórce. Izotoniczne lub roztwory izoosmotyczne, z drugiej strony mają takie samo stężenie substancji rozpuszczonej jak w komórce.

OSC Microbio 03 03 Toniczność
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Toniczność w komórce zwierzęcej.

Po umieszczeniu w roztworze, który jest hipotoniczny w porównaniu do wewnątrzkomórkowego stężenia substancji rozpuszczonej, komórka ma tendencję do pozyskiwania wody przez endosmozę. Komórki zwierzęce mogą chłonąć wodę i zwiększać swoją objętość, aż pęknie natomiast, w komórce roślinnej ściana komórkowa pomaga utrzymać stałą objętość. Komórki zwykle wracają do stanu równowagi poprzez zmniejszenie ciśnienia wewnętrznego, które uzyskuje się poprzez utratę substancji rozpuszczonych. Plazmolizowaną komórkę można również przywrócić do pierwotnej objętości, umieszczając ją w roztworze hipotonicznym.

OSC Microbio 03 03 Plazmoliza
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Toniczność w komórce roślinnej.

Po umieszczeniu w roztworze hipertonicznym, komórka ma tendencję do tracenia całej wody na rzecz otaczającego roztworu przez proces egzosmoza ponieważ wewnątrzkomórkowe stężenie substancji rozpuszczonej jest w porównaniu z tym hipotoniczne. Komórki zwierzęce zmniejszają się z powodu utraty wody i zmniejszenia objętości komóreks mając na uwadze, komórki roślinne pozostają nienaruszone dzięki obecności ściany komórkowej ale jego błona komórkowa odrywa się od ściany komórkowej i macierz zmniejsza swoją objętość. Komórka roślinna, w której macierz komórkowa jest znacznie zmniejszona, nazywa się a komórka plazmolizowana.

Gdzie zachodzi dyfuzja w komórce?

Dyfuzja w komórce zachodzi w błonie komórkowej komórki, gdzie substancje rozpuszczone lub rozpuszczalnik (jak w przypadku osmozy) mogą dyfundować do iz komórki różnymi metodami. Substancje rozpuszczone mogą ulegać dyfuzji prostej lub dyfuzji ułatwionej. W prostej dyfuzji małe, nienaładowane cząsteczki, woda i gazy mogą przechodzić przez dwuwarstwę lipidową bez pomocy jakichkolwiek białek nośnikowych. Tak więc prosta dyfuzja może wystąpić prawie w dowolnym miejscu w błonie komórkowej komórek.

Ułatwiona dyfuzja odbywa się za pomocą białek nośnikowych lub kanałów białkowych, które są wyspecjalizowanym integralnym białkiem błonowym. Te białka błonowe są wysoce selektywne i reagują tylko na wybrane molekuły które mogą przez nie przejść, podczas gdy nie reagują na innych i nie pozwalają im przejść. Zatem, ułatwiona dyfuzja danej substancji rozpuszczonej może wystąpić tylko w określonych miejscach na błonie komórkowej komórki, w których obecne są integralne białka błonowe, które są specyficzne dla danej substancji rozpuszczonej.

Kiedy następuje dyfuzja w komórce?

Dyfuzja w komórce zachodzi przez błonę plazmatyczną, aby wychwycić substancje rozpuszczone obecne na zewnątrz i potrzebne do różnych funkcji wewnątrz komórki lub do uwolnienia nadmiaru substancji rozpuszczonych z komórki, ponieważ nie są już potrzebne w komórce lub są potrzebne na zewnątrz komórki. komórka.

NS, dyfuzja w komórce następuje w dół gradientu stężenia, substancje rozpuszczone mogą przejść przez dwuwarstwę lipidową tylko wtedy, gdy ich stężenie po jednej stronie błony jest wyższe niż po drugiej stronie. Gdy takie różnice w gradiencie stężeń są tworzone lub obecne, substancje rozpuszczone przechodzą przez błonę plazmatyczną od strony o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej do niższego stężenia substancji rozpuszczonej. Wymiana substancji rozpuszczonej następuje do momentu wyrównania się stężenia po obu stronach.

Jak zachodzi dyfuzja w komórce?

Dyfuzja w komórce różnych substancji rozpuszczonych zależy od ich wielkości, ładunku, polarności, przepuszczalności, hydrofobowości i hydrofilowości. W związku z tym każdy rodzaj substancji rozpuszczonej podlega innej metodzie i jest transportowany za pomocą różnych transporterów ułatwiających w przypadku transportu ułatwionego. Wspomniane są tutaj szczegóły dotyczące dyfuzji w komórce niektórych substancji rozpuszczonych, takich jak woda, lipidy, jony i naładowane cząsteczki.

Woda

  • Pory statystyczne: woda, mająca stosunkowo mniejszy rozmiar, jest zdolna do łatwego przekraczania dwuwarstwy lipidowej przez pory statystyczne, które są konstrukcje niestatyczne. Te pory z średnica około 4.2Å powstają, gdy sąsiednie cząsteczki fosfolipidów w błonie komórkowej poruszają się na boki, ale w przeciwnych kierunkach.
  • Załamania: Załamania są ruchome defekty strukturalne w łańcuchach acylowych fosfolipidów, które są spowodowane topnieniem łańcucha acylowego. Te załamania mogą przepuszczać przez nie wodę.
  • Akwaporyny: Akwaporyny są członek głównej rodziny białek wewnętrznych które umożliwiają ułatwioną dyfuzję wody do iz komórki. W roślinach akwaporyny są obecne zarówno w błonie komórkowej, jak i błonie wakuoli, które nazywane są odpowiednio białkiem wewnętrznym błony plazmatycznej i białkiem wewnętrznym tonoplastu. Są one bardziej powszechne w komórkach, które są mocno zainwestowane w transport wody, takich jak komórki Kanały nerkowe u zwierząt i komórki korzenie w roślinach.
dyfuzja w komórce
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Akwaporyny.

Lipidy

Cząsteczki lipidowe mogą łatwoDyfundują do iz komórki ze względu na ich hydrofobową naturę. Przepuszczalność lipidów jest wprost proporcjonalna do ich rozpuszczalności. Szybsza penetracja oznacza, że ​​substancja rozpuszczona ma wyższą rozpuszczalność w lipidach.

  • Lipidy biorą stosunkowo dłuższy czas do dyfuzji przez dwuwarstwę lipidową ponieważ cytoszkielet na bazie aktyny obecny na cytoplazmatycznej powierzchni błony komórkowej powoduje, że tworzy ona przedziały.
  • Przeszkoda steryczna i duże spowolnienie obwodowe wokół białka transbłonowe które są zakotwiczone w sieci cytoszkieletu aktynowego, prowadzi do: czasowe zamknięcie fosfolipidów obecny w błonie komórkowej.
  • Spowolnienie obwodowe spowodowane jest dużym tarciem hydrodynamicznym ma to miejsce, gdy w pobliżu białek transbłonowych gromadzi się duża ilość fosfolipidów.
  • Te przedziały pośredniczą w lokalizacji odpowiedzi wewnątrzkomórkowej w regionach, w których nastąpił odbiór sygnału pozakomórkowego.

Jony i naładowane cząsteczki

Podwójna warstwa lipidowa jest wysoce nieprzepuszczalna dla naładowanych cząstek, a nawet małych jonów, takich jak H+, HCO3-, Na+, K+, Ca2+ i Cl-. Ponieważ jony te mają kluczowe znaczenie dla aktywności komórkowej wielu grup, w tym odbioru i przewodzenia impulsów nerwowych u zwierząt, otwierania porów aparatów szparkowych u roślin, skurczu mięśni u zwierząt, regulują transport innych dużych białek w i z błona komórkowa w obu roślinach i zwierzęta.

Dyfuzję jonów do iz komórek ułatwiają pewne integralne kanały białkowe błony, które są selektywne i przepuszczają tylko niektóre rodzaje jonów. Kanały jonowe mogą umożliwiać dopływ lub odpływ jonów w milionach na sekundę, bez żadnych kosztów energii.

  • Bramkowane napięciem kanały jonowe: Kanał membranowy białka działające pod wpływem ładunku różnica w dwuwarstwie lipidowej, nazywane są kanałami jonowymi bramkowanymi napięciem. Różnica w ładunku między macierzą wewnątrzkomórkową i zewnątrzkomórkową pośredniczy w otwieraniu i zamykaniu tych kanałów jonowych. Neurony i komórki mięśniowe mają takie kanały jonowe, które pomagają odpowiednio w przewodzeniu impulsów i ruchu mięśni.
  • Kanały jonowe bramkowane ligandem: Te kanały jonowe ulegają zmianom konformacyjnym, gdy ligandy wiążą się z nimi na zewnętrznej lub wewnętrznej/cytozolowej powierzchni błony komórkowej, w ten sposób, umożliwiając w tym przypadku przejście substancji rozpuszczonych lub jonów przez membranę. Należy tutaj zauważyć, że a ligand nie jest substancją rozpuszczoną ani nie jest transportowany przez błonę, zamiast tego jest częścią systemu sygnalizacji. Kiedy acetylocholina, neuroprzekaźnik, wiąże się z zewnętrzną powierzchnią kanałów, aby ułatwić przewodzenie impulsów nerwowych w synapsach. Natomiast cAMP wiąże się z wewnętrzną powierzchnią niektórych kanałów jonów wapniowych.
  • Mechanicznie bramkowane kanały jonowe: Takie kanały zmieniają swoją konformację pod wpływem sił mechanicznych. Komórki rzęsate w uchu wewnętrznym otwierają kanały jonowe, wyginając się w odpowiedzi na fale dźwiękowe. Transportowane jony biorą następnie udział w tworzeniu impulsu nerwowego.
Kanały bramkowane napięciem
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Kanały bramkowane napięciem.
1216 kanałów bramkowanych ligandem
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Kanały bramkowane ligandem.
1217 Kanały zamykane mechanicznie 02
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Kanały z bramkami mechanicznymi.

Rodzaj dyfuzji w komórce

Dyfuzję lub pasywną dyfuzję substancji rozpuszczonych przez półprzepuszczalną błonę można ogólnie podzielić na dwa typy w zależności od zapotrzebowania na kanały białkowe do transportu.

Prosta dyfuzja pasywna

Substancja rozpuszczona dyfunduje przez dwuwarstwę lipidową po prostu dyfundując do iz komórki. Cząsteczki, które mogą przejść przez błonę komórkową przez prostą dyfuzję bierną, to gazy, woda i małe nienaładowane substancje rozpuszczone. Proces prostej biernej dyfuzji wymaga energii do przejścia przez dwuwarstwową membranę, ale nie w postaci ATP. Energia do przejścia przez błonę pochodzi z wody hydratacyjnej, czyli liczby grup hydroksylowych (-OH) przyłączonych do cząsteczki substancji rozpuszczonej. Proces przebiega w trzech krokach-

  1. Substancja rozpuszczona traci wody nawodnienia.
  2. Odwodniona substancja rozpuszczona przechodzi przez dwuwarstwę fosfolipidową.
  3. Odzyskuje wodę nawilżenia po drugiej stronie błony komórkowej.
0305 Prosta dyfuzja przez błonę plazmatyczną
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Prosta dyfuzja przez błonę plazmatyczną.

Energia aktywacji dyfuzji przez podwójną warstwę lipidową jest wprost proporcjonalna do wody hydratacyjnej obecnej w substancji rozpuszczonej. Jedynym wyjątkiem od tego związku jest woda, ponieważ ma niezwykle wysoką przepuszczalność.

Ułatwiona pasywna dyfuzja

Substancja rozpuszczona dyfunduje do i z dwuwarstw lipidowych w określonych miejscach za pomocą specyficznych integralnych białek błonowych substancji rozpuszczonej, które są również nazywane transporterami ułatwiającymi. Istnieją dwa rodzaje białek zaangażowanych w ułatwioną dyfuzję, białka nośnikowe i białka kanałowe.

Kiedy substancja rozpuszczona wiąże się z białkami nośnikowymi po jednej stronie, powoduje to zmianę konformacyjną w nich. Ta zmieniona konformacja białka ułatwia ruch cząstek substancji rozpuszczonej przez nie i przez dwuwarstwę lipidową w obu kierunkach, od obszaru o wysokim stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej, aż do osiągnięcia równowagi. Z drugiej strony, białko kanałoweumożliwiają swobodną dyfuzję dowolnej cząsteczki, która ma odpowiednią wielkość i może zmieścić się w porze przechodzącym przez nią białko kanałowe.

0306 Białko nośnikowe o ułatwionej dyfuzji
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons. Ułatwiona dyfuzja pasywna.

Dyfuzja w metabolizmie komórkowym

Dyfuzja w komórce odgrywa kluczową rolę w metabolizmie komórkowym, ponieważ ma zdolność regulowania reakcji metabolicznych zachodzących w komórce, ale na dyfuzję może wpływać również kilka czynników.

  • Gradient stężenia: Zakres transportu substancji rozpuszczonej zależy od różnicy między stężeniem substancji rozpuszczonej po obu stronach membrany. Większa różnica, wyższa i szybsza będzie szybkość dyfuzji substancji rozpuszczonych przez membranę.
  • Wielkość i masa substancji rozpuszczonej: Szybkość dyfuzji jest pośrednio proporcjonalna do wielkości cząsteczek. Substancje rozpuszczone o większym rozmiarze lub większej masie potrzebują więcej czasu na dyfuzję przez dwuwarstwę lipidową.
  • Rozmiar komórki: Rozmiar komórki lub średnica komórki jest również odwrotnie proporcjonalna do szybkości dyfuzji. Komórka o mniejszym rozmiarze będzie miała większą szybkość dyfuzji, ponieważ odległość do przebycia jest mniejsza, podczas gdy w komórce o większej średnicy odległość przebyta przez substancję rozpuszczoną będzie większa, a zatem szybkość dyfuzji będzie mniejsza.
  • Interakcja z innymi cząsteczkami: Jeśli substancje rozpuszczone o mniejszym rozmiarze wchodzą w interakcję z większymi białkami, ich szybkość dyfuzji jest znacznie zmniejszona w porównaniu z sytuacją, gdy nie brała udziału w żadnej takiej interakcji. Dzieje się tak, ponieważ mniejsze substancje rozpuszczone nie są teraz tak swobodnie dyfundowane, ponieważ ich interakcja z większymi cząsteczkami utrudnia ich swobodny ruch.
  • Temperatura: Temperatura jest wprost proporcjonalna do ruchu substancji rozpuszczonej w roztworze, a zatem jest również wprost proporcjonalna do szybkości dyfuzji. Gdy roztwór znajduje się w wysokiej temperaturze, jego substancje rozpuszczone zyskują dużo energii, a ich przypadkowy ruch staje się bardzo szybki. W rezultacie takie cząsteczki również szybciej dyfundują.

Rola dyfuzji w metabolizmie komórkowym

  • Glukoza ulega ułatwionej dyfuzji, gdy jej stężenie we krwi jest większe niż w komórkach mięśni szkieletowych i tkance tłuszczowej, za pomocą transporterów białka GLUT. Spośród wielu białek z rodziny GLUT, GLUT4 jest aktywowany przez insulinę. Kiedy insulina wiąże się z białkiem transportowym GLUT4, umożliwia to ułatwioną dyfuzję z bardzo dużą szybkością w tkankach wrażliwych na insulinę. W ten sposób insulina utrzymuje prawidłowy poziom glukozy we krwi.
  • Ponieważ glukoza odgrywa istotną rolę w metabolizmie komórkowym, jest wymagana w ogromnych ilościach wewnątrz macierzy komórki, ale gradient stężenia może uniemożliwić napływ glukozy do komórki po osiągnięciu równowagi. Aby gradient stężeń nie osiągnął równowagi, cząsteczki glukozy przechodzą przez błonę komórkową fosforylację. Fosforylacja obniża wewnątrzkomórkowe stężenie glukozy i umożliwia stały dopływ glukozy do komórki.
  • Neurony utrzymują stan polaryzacji lub spoczynkowy potencjał błonowy poprzez posiadanie nadmiaru jonów sodu na zewnątrz błony komórkowej i posiadanie nadmiaru jonów potasu wewnątrz niej. Kiedy nerw otrzymuje bodziec, kanały bramkowane jonami sodowo-potasowymi otwierają się, aby umożliwić jednemu jonowi sodu wejście do komórki i dwóm jonom potasu wyjście z komórki. Prowadzi to do depolaryzacji błony i przesunięcia potencjału czynnościowego wzdłuż błony prowadzącej do przekazania impulsu nerwowego.
  • Hemoglobina obecny we krwi zwykle wiąże się z tlenem w określonych miejscach i ulega ułatwionej dyfuzji. Poza tym tlen jest również wymieniany przez prostą dyfuzję. Dwutlenek węgla i tlenek węgla są również wymieniane między pęcherzykami a naczyniami krwionośnymi na drodze dyfuzji w podobny sposób.
Na glu transportu
Kredyt obrazu: Wikimedia Commons.

Rola dyfuzji w Cell

  • Białka GLUT4: Wiązanie hormonu insuliny z białkami transportowymi GLUT4 prowadzi do napływu nadmiarowych cząsteczek glukozy do komórek poprzez ułatwioną dyfuzję.
  • Wtórne przekaźniki sygnalizacyjne: wtórni przekaźniki są zwykle małymi cząsteczkami lub jonami, które biorą udział w przekazywaniu sygnałów z receptorów obecnych na błonie komórkowej do kilku innych białek wewnątrzkomórkowych i rozpoczynają kaskadę sygnalizacyjną. Napływ wtórnych posłańców do macierzy komórki następuje poprzez ułatwioną dyfuzję.
  • Osmoza jako szczególny rodzaj dyfuzji: osmoza jest ważna w komórkach zarówno zwierząt, jak i roślin. Komórki te biorą udział w absorpcji wody, takiej jak absorpcja wody z gleby przez włośniki, reabsorpcja wody przez proksymalne i dystalne kanaliki kręte obecne w nerkach zwierząt, reabsorpcja płynu tkankowego do naczyń włosowatych krwi i absorpcja wody w przewód pokarmowy zwierząt.
  • Filtracja krwi: Nerki zwierząt biorą udział w usuwaniu produktów przemiany materii w procesie zarówno prostej, jak i ułatwionej dyfuzji.
  • Oddychanie: dyfuzja w komórce umożliwia również wymianę gazów między pęcherzykami płucnymi a naczyniami włosowatymi krwi, aby umożliwić oddychanie. Wymiana gazów u zwierząt wodnych również przebiega według podobnego mechanizmu. Ponieważ wymieniane gazy są nienaładowane, ulegają one prostej dyfuzji.
  • Wchłanianie pokarmu: pokarm, który jest trawiony w przewodzie pokarmowym, zawiera pewną ilość rozpuszczalnych w tłuszczach składników odżywczych, takich jak witamina A, D, R i K, które w tym procesie mogą łatwo przejść przez komórki obecne w kosmkach do naczyń krwionośnych prostej dyfuzji.

Dyfuzja w transporcie komórkowym

Dyfuzja w komórce jest przede wszystkim odpowiedzialna za transport komórkowy tlen, dwutlenek węgla, glukoza, aminokwasy i tłuszcze.

  • Filtracja krwi: U zwierząt komórki nerek są odpowiedzialne za usuwanie produktów przemiany materii jak mocznik, kreatynina i dodatkowy płyn z krwi w procesie dyfuzji. Ta sama zasada dyfuzji jest stosowana podczas dializa krwi pacjentów z zaburzeniami czynności nerek.
  • Oddychanie: Hemoglobina obecna we krwi zwykle wiąże się z tlenem w określonych miejscach i ulega ułatwiona dyfuzja. Oprócz tego, tlen jest również wymieniany przez prostą dyfuzję. Dwutlenek węgla i tlenek węgla są również wymieniane między pęcherzykami a naczyniami krwionośnymi na drodze dyfuzji w podobny sposób.
  • Dyfuzja w roślinach: Dyfuzja jest odpowiedzialna za przetrwanie roślin, ponieważ umożliwiają komórki korzeni absorbują wodę z otaczającej gleby. Rośliny potrzebują ogromnej ilości wody do utrzymania ociężałość zarówno na poziomie komórkowym, jak i narządowym. W przypadku utraty nadmiaru wody, co również następuje przez dyfuzję, rośliny więdną i mogą wysychać, jeśli nie nadrobimy straty wody.

Dyfuzja w błonie komórkowej

Dyfuzja w komórce zachodzi na styku powierzchni komórki, która oddziałuje zarówno z macierzą zewnątrzkomórkową, jak i macierzą komórkową. Pod kierunkiem gradientu stężeń substancje rozpuszczone z obszaru o wysokim stężeniu przemieszczają się w kierunku obszaru o niskim stężeniu. Substancje rozpuszczone mogą przechodzić przez błonę plazmatyczną poprzez dyfuzję prostą lub dyfuzję ułatwioną, w której uczestniczą białka nośnikowe i kanał białkowy. Rodzaj dyfuzji substancji rozpuszczonej zależy od jej wielkości, masy, ładunku, polarności, hydrofilowości lub hydrofobowości oraz temperatury.

Ułatwiona dyfuzja w komórce

Ułatwiona dyfuzja to rodzaj biernej dyfuzji, w której ruch substancji rozpuszczonej, w szczególności polarnych substancji rozpuszczonych, występuje za pomocą wysoce specyficznych białek błonowych, które są również nazywane transporterami ułatwiającymi. Wiązanie substancji rozpuszczonej z powierzchnią tych integralnych kanałów białkowych prowadzi do zmiany ich konformacji, umożliwiając przechodzenie substancji rozpuszczonej przez nie i przez dwuwarstwę lipidową w dół gradientu stężenia. Różnica w stężeniu substancji rozpuszczonych po obu stronach błony plazmatycznej decyduje o kierunku strumienia netto.

Ułatwione transportery mogą zostać nasycone, jeśli napływ lub odpływ substancji rozpuszczonych przekroczy maksymalną pojemność. Mogą przepuszczać od kilkuset do tysięcy substancji rozpuszczonych w każdej sekundzie.

Wnioski

Dyfuzja odgrywa istotną rolę w metabolizmie komórkowym i sygnalizacji komórkowej poprzez dyfuzję prostą lub ułatwioną lub przez osmozę. Zrozumienie mechanizmu dyfuzji na każdym interfejsie może dać nam doskonały wgląd w to, jak komórka realizuje swoje działania.

Przeczytaj także: