Erleichterte Diffusion

Erleichterte Diffusion ist der Transport von Substanzen über eine biologische Membran von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration mit Hilfe eines Transportmoleküls. Da sich Substanzen entlang der Richtung ihres Konzentrationsgradienten bewegen, ist chemische Energie nicht direkt erforderlich., Beispiele für biologische Prozesse, die eine erleichterte Diffusion mit sich bringen, sind Glukose – und Aminosäuretransport, Gastransport und Ionentransport. Eine erleichterte Diffusion ist wichtig, da sie reguliert, was in die Zelle gelangt und was aus der Zelle austritt. Die Plasmamembran ist die Zellstruktur, die für die selektiven Bewegungen von Substanzen verantwortlich ist.,

Erleichterte Diffusionsdefinition

Erleichterte Diffusionsdefinition in der Biologie ist die passive Bewegung von Substanzen, wie biologischen Molekülen oder Ionen, über eine Plasmamembran mittels eines in der Plasmamembran befindlichen Transportproteins. Da die Bewegung von Substanzen in größeren bis geringeren Konzentrationen erfolgt, wird chemische Energie weder verwendet noch benötigt.,

Etymologie

Der Begriff erleichtert kam aus dem lateinischen facilis, was wiederum von facio kam, was „do“ oder „make“ und –“ilis“bedeutet. Der Begriff Diffusion kam vom lateinischen diffusionem, diffusio, was „Ausgießen“ bedeutet. Synonyme: erleichterter Transport; passiv-vermittelter Transport.,

Eigenschaften

Erleichterte Diffusion ist eine der vielen Arten des passiven Transports. Dies bedeutet, dass es sich um eine Art Zelltransport handelt, bei dem sich Substanzen entlang ihres Konzentrationsgradienten bewegen. Der Konzentrationsunterschied zwischen den Bereichen erzeugt einen Gradienten, der Substanzen dazu veranlasst, sich inhärent zu bewegen, um zwischen den beiden Bereichen verteilt zu werden, um ein Gleichgewicht zu erreichen. Da die Bewegung bergab geht (d. H. von höheren zu niedrigeren Konzentrationen), ist keine chemische Energie direkt erforderlich., Was die erleichterte Diffusion antreibt, ist genau wie die anderen Arten des passiven Transports kinetische Energie. Was jedoch eine erleichterte Diffusion von den anderen Arten des passiven Transports charakterisiert, ist die Notwendigkeit der Unterstützung eines Transportproteins, das sich in der Plasmamembran befindet.

Erleichterte Diffusion vs., aktiver Transport

Sowohl eine erleichterte Diffusion als auch ein aktiver Transport benötigen einen Konzentrationsgradienten. Beide sind in der Lage, Ionen, Zucker und Salze zu transportieren. Sie sind auch in der Art ähnlich, dass sie Membranproteine als Transportfahrzeuge verwenden. Permeasen sind ein Beispiel für Membranproteine, die bei der erleichterten Diffusion verwendet werden, während Membranproteinpumpen (z. B. Natrium-Kalium-Pumpen) diejenigen sind, die beim aktiven Transport verwendet werden. Trotzdem unterscheiden sie sich in der Transportrichtung., Bei einem aktiven Transport werden Substanzen von einem Bereich niedriger Konzentration in einen Bereich hoher Konzentration transportiert. Diese Bergaufbewegung von Substanzen im aktiven Transport erfordert und verbraucht chemische Energie in Form von ATP. Im Gegensatz dazu erfordert oder verbraucht eine erleichterte Diffusion ATP weder. Vielmehr treibt die kinetische oder natürliche Entropie von Molekülen den Prozess an.

Erleichterte Diffusion vs einfache Diffusion

Sowohl erleichterte Diffusion als auch einfache Diffusion sind Arten des passiven Transports. Sie bewegen Substanzen von einem Bereich hoher Konzentration in einen Bereich niedriger Konzentration., Ersteres unterscheidet sich jedoch von letzterem in der Art und Weise, wie Moleküle über die Membran transportiert werden. Eine erleichterte Diffusion erfordert Membranproteine, um biologische Moleküle zu transportieren. Einfache Diffusion ist eine, die von Membranproteinen nicht unterstützt wird. Da Membranproteine für den Transport in erleichterter Diffusion benötigt werden, ist die Wirkung der Temperatur oft ausgeprägter als bei einfacher Diffusion. Die Geschwindigkeit des Prozesses neigt auch dazu, durch Sättigungsgrenzen beeinflusst zu werden.(1) Ferner beruht es auf der Bindungsfähigkeit des beteiligten Membranproteins., Bei einfacher Diffusion ist die Rate einfacher. Weitere Unterschiede und Ähnlichkeiten zwischen erleichterter Diffusion und einfacher Diffusion finden Sie in der folgenden Tabelle.,id=“9dd22c91e9″>Erleichterte Diffusion Einfache Diffusion

Eine Art passiver Transport Eine Art passiver Transport Stoffe bewegen sich von einem Bereich oder einer Region höherer Konzentration in einen Bereich oder eine Region niedrigerer Konzentration Stoffe bewegen sich von einem Bereich oder einer Region höherer Konzentration in einen Bereich oder eine Region niedrigerer Konzentration Benötigt keine direkte chemische Energie, e.,g. ATP oder GTP Benötigt keine direkte chemische Energie, z. B. ATP oder GTP Transportproteine erforderlich Transportproteine nicht erforderlich Rate ist im Allgemeinen schneller, aber beeinflusst durch Faktoren wie Temperatur und Arten von Membranproteinen beteiligt, und somit kann durch Membranprotein-Inhibitoren beeinflusst werden. , Die Rate ist im Allgemeinen langsamer, aber einfacher, da sie nicht auf die Bindungskapazität von Membranproteinen mit Transportsubstanzen angewiesen ist Polare Moleküle
(z. B. Glukose und Aminosäuren), größere Ionen (z. B. Natriumionen und Chloridionen) und große unpolare Moleküle (z. B. Retinol) verwenden eine erleichterte Diffusion über Membranproteine über die Plasmamembran Kleine unpolare Moleküle (z., oxygen, carbon dioxide) diffusing easily across the plasma membrane

Transport mechanisms

Die Lipiddoppelschichtnatur der Plasmamembran verhindert, dass nur beliebige Moleküle passieren. Es macht den hydrophoben Bereich der Membran aus und verhindert daher den Durchgang polarer (hydrophiler) Moleküle. Kleine unpolare (hydrophobe) Moleküle können relativ leicht in Richtung ihres Konzentrationsgradienten diffundieren. Im Gegensatz dazu wären große unpolare Moleküle nicht in der Lage, dies leicht zu tun. Sie verwenden bestimmte Membranproteinkomponenten wie Membrankanäle und Träger, um sich zu kreuzen., Die Arten der erleichterten Diffusion können auf den beteiligten Membranproteinen basieren. Zum Beispiel ist die erleichterte Diffusion durch Kanalproteine (z. B. Transmembrankanäle) eine, die Membranproteine verwendet, die wie eine Pore in der Lipiddoppelschicht wirken. Diese Kanäle bilden sich durch Proteinkomplexe, die sich über die Plasmamembran erstrecken und die extrazelluläre Matrix mit dem Cytosol verbinden, oder über bestimmte biologische Membranen, die das Cytosol mit der Organelle verbinden (z. B. Kern, Mitochondrion, Chloroplast, endoplasmatisches Retikulum usw.).)., Geladene Ionen verwenden beispielsweise Transmembrankanäle, da sie nur durch proteinbildende Kanäle über Membranen transportiert werden können. Aquaporine, obwohl sie auch integrale Membranproteine sind und als Poren auf biologischen Membranen wirken, sind eher am Transport von Wassermolekülen als an gelösten Stoffen beteiligt. Die erleichterte Diffusion durch Trägerproteine ist eine, die Transporter verwendet, die in eine biologische Membran eingebettet sind. Sie haben eine hohe Affinität für bestimmte Moleküle auf einer Seite der Membran, wie die Zellaußenseite., Bei der Bindung mit dem Molekül erfahren sie eine Konformationsänderung, um den Durchgang des Moleküls zur anderen Seite, wie zum Beispiel zum Zellinneren, zu erleichtern.. Größere Moleküle werden durch Trägerproteine (z. B. Permeasen) transportiert, die ihre Konformation ändern, wenn die Moleküle durchgeführt werden. Trägerproteine sind jedoch nicht nur an passiven Bewegungen beteiligt; Sie werden auch beim aktiven Transfer von Molekülen eingesetzt.,

Examples

Glucose and amino acid transport

Glucose transport is a facilitated diffusion example. Since glucose is a large polar molecule, it cannot pass through the lipid bilayer of the membrane. Thus, it needs carriers called glucose transporters to pass through., Die Epithelzellen des Dünndarms nehmen beispielsweise Glukosemoleküle durch aktiven Transport direkt nach der Verdauung von diätetischen Kohlenhydraten auf. Diese Moleküle werden dann über eine erleichterte Diffusion in den Blutkreislauf freigesetzt. Der Rest des Körpers nimmt Glukose auch durch erleichterte Diffusion auf. Glukosetransporter nehmen Glukose aus dem Blutkreislauf in die Zelle auf. In ähnlicher Weise werden Aminosäuren aus dem Blutkreislauf in die Zelle transportiert, indem die Diffusion durch die Aminosäurepermeasen erleichtert wird.,

Gastransport

Das Hämoglobin ist das Trägerprotein in den roten Blutkörperchen, während das Myoglobin der Träger in den roten Skelettmuskelzellen ist. Beide Membranproteine haben eine Affinität zu Sauerstoff. Sauerstoff diffundiert infolge eines größeren Sättigungsdrucks auf einer Seite der Membran und eines geringeren Drucks auf der anderen Seite. Ein ähnlicher Mechanismus tritt bei Kohlenmonoxid und Kohlendioxid auf.(2) Bei erwachsenen Menschen fehlt den roten Blutkörperchen ein Kern und andere Organellen, um den Raum für Hämoglobin zu maximieren, das mit Sauerstoff oder Kohlendioxid binden kann.,

Ionentransport

Ionen können, obwohl kleine Moleküle, aufgrund der Ladung, die sie tragen, nicht durch die Lipiddoppelschicht biologischer Membranen diffundieren. Somit werden sie in ihrem Konzentrationsgradienten durch erleichterte Diffusion transportiert. Kaliumionen, Natriumionen und Calciumionen benötigen Membranproteine, die einen Durchgang bieten können., Diese Proteine werden als Ionenkanäle (oder Gated Channel Proteins) bezeichnet. Diese Kanäle können den Durchgang von Ionen in ihrem Konzentrationsgradienten mit einer sehr schnellen Rate ermöglichen, oft etwa 106 Ionen pro Sekunde oder mehr, ohne chemische Energie zu verwenden.

Die ungleiche Verteilung von Substanzen zwischen der intrazellulären Flüssigkeit und der extrazellulären Flüssigkeit treibt den Zelltransport an, einschließlich einer erleichterten Diffusion. Die Bewegung zwischen diesen beiden Regionen ist ein Versuch, ein Gleichgewicht herzustellen., In lebenden Organismen ist diese Form des Transports unerlässlich, um zu regulieren, was in die Zelle gelangt und was aus der Zelle austritt. Die die Zelle umgebende Plasmamembran ist für diese entscheidende biologische Funktion verantwortlich. Eine erleichterte Diffusion in biologischen Systemen ist daher entscheidend für die Aufrechterhaltung eines optimalen homöostatischen Niveaus von Molekülen und Ionen in der Zelle.,

See also

• Passive transport
• Active transport
• Diffusion
• Carrier protein
• Selectively-permeable membrane
• Channel forming ionophore
• Symport
• Permease
• Glucose transporter 5