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5.10: 촉진된 운송
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Biology

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Facilitated Transport
 
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5.10: Facilitated Transport

5.10: 촉진된 운송

The chemical and physical properties of plasma membranes cause them to be selectively permeable. Since plasma membranes have both hydrophobic and hydrophilic regions, substances need to be able to transverse both regions. The hydrophobic area of membranes repel substances such as charged ions. Therefore, such substances need special membrane proteins to cross a membrane successfully. In the process of facilitated transport, also known as facilitated diffusion, molecules and ions travel across a membrane via two types of membrane transport proteins: channels and carrier proteins. These membrane transport proteins enable diffusion without requiring additional energy.

Channel Proteins

Channel proteins form a hydrophilic pore through which charged molecules can pass through, thus avoiding the hydrophobic layer of the membrane. Channel proteins are specific for a given substance. For example, aquaporins are channel proteins that specifically facilitate the transport of water through the plasma membrane.

Channel proteins are either always open or gated by some mechanism to control flow. Gated channels remain closed until a particular ion or substance binds to the channel, or some other mechanism occurs. Gated channels are found in the membranes of cells such as muscle cells and nerve cells. Muscle contractions occur when the relative concentrations of ions on the interior and exterior sides of a membrane change due to the controlled closing or opening of channel gates. Without a regulated barrier, muscle contraction would not occur efficiently.

Carrier Proteins

Carrier proteins bind to a specific substance causing a conformational change in the protein. The conformational change enables movement down the substance’s concentration gradient. For this reason, the rate of transport is not dependent on the concentration gradient, but rather on the number of carrier proteins available. Although it is known that proteins change shape when their hydrogen bonds are destabilized, the complete mechanism by which carrier proteins change their conformation is not well understood.

Diffusion Rates

Even though more involved than simple diffusion, facilitated transport enables diffusion to occur at incredible rates. Channel proteins move tens of millions of molecules a second, and carrier proteins move a thousand to a million molecules a second.

플라즈마 멤브레인의 화학적 및 물리적 특성으로 인해 선택적으로 투과할 수 있습니다. 플라즈마 멤브레인은 소수성 및 소수성 영역을 모두 가지고 있기 때문에, 물질은 두 영역을 횡단 할 수 있어야합니다. 막의 소수성 영역은 충전된 이온과 같은 물질을 격퇴합니다. 따라서 이러한 물질은 막을 성공적으로 통과하기 위해 특수 멤브레인 단백질이 필요합니다. 촉진 확산으로 알려진 촉진 된 수송 과정에서 분자와 이온은 두 가지 유형의 막 수송 단백질인 채널 및 운반대 단백질을 통해 멤브레인을 가로 질러 이동합니다. 이러한 멤브레인 수송 단백질은 추가 에너지 없이 확산을 가능하게 합니다.

채널 단백질

채널 단백질은 충전된 분자가 통과할 수 있는 친성 모공을 형성하여 멤브레인의 소수성 층을 피합니다. 채널 단백질은 주어진 물질에 대해 특이적입니다. 예를 들어, 아쿠아포린은 플라즈마 멤브레인을 통해 물의 수송을 구체적으로 용이하게 하는 채널 단백질이다.

채널 단백질은 항상 흐를 조절하기 위한 일부 메커니즘에 의해 열리거나 문이 됩니다. 게이트 채널은 특정 이온 또는 물질이 채널에 결합될 때까지 닫혀 있거나 다른 메커니즘이 발생할 때까지 닫혀 있습니다. 게이트 채널은 근육 세포와 신경 세포와 같은 세포의 막에서 발견된다. 근육 수축은 채널 게이트의 제어 폐쇄 또는 개방으로 인해 멤브레인의 내부 및 외부 측면에 이온의 상대적 농도가 변경될 때 발생합니다. 규제 장벽없이, 근육 수축은 효율적으로 발생하지 않을 것이다.

캐리어 단백질

담체 단백질은 단백질의 변형 변화를 일으키는 특정 물질에 결합합니다. 형성 변화는 물질의 농도 그라데이션 아래로 이동을 가능하게한다. 이러한 이유로, 수송의 속도는 농도 그라데이션에 의존하지 않고, 오히려 사용할 수있는 캐리어 단백질의 수에 의존한다. 단백질이 수소 결합이 불안정할 때 모양을 바꾸는 것으로 알려져 있지만, 담체 단백질이 변형을 변화시키는 완전한 메커니즘은 잘 이해되지 않습니다.

확산 속도

단순한 확산보다 더 많이 관여하더라도, 용이하게 된 수송은 놀라운 속도로 확산을 가능하게 합니다. 채널 단백질은 초당 수천만 개의 분자를 이동하고, 담체 단백질은 1초에 백만 분자로 1,000개에 움직입니다.


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