Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.10: Passief Transport
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Facilitated Transport
 
TRANSCRIPT

5.10: Facilitated Transport

5.10: Passief Transport

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.

De chemische en fysische eigenschappen van plasmamembranen zorgen ervoor dat ze selectief permeabel zijn. Omdat plasmamembranen zowel hydrofobe als hydrofiele gebieden hebben, moeten stoffen in staat zijn om beide gebieden te doorkruisen. Het hydrofobe gebied van membranen stoten stoffen af, zoals geladen ionen. Daarom hebben dergelijke stoffen speciale membraaneiwitten nodig om met succes een membraan te passeren. In het proces van gefaciliteerd transport, ook wel gefaciliteerde diffusie genoemd, reizen moleculen en ionen door een membraan via twee soorten membraantransporteiwitten: kanalen en dragereiwitten. Deze membraantransporteiwitten maken diffusie mogelijk zonder dat er extra energie nodig is.

Kanaaleiwitten

Kanaaleiwitten vormen een hydrofiele porie waardoor geladen moleculen kunnen passeren, waardoor de hydrofobe laag van het membraan wordt vermeden. Kanaaleiwitten zijn specifiek voor een bepaalde stof. Aquaporines zijn bijvoorbeeld kanaaleiwitten die specifiek het transport vanwater door het plasmamembraan.

Kanaaleiwitten zijn ofwel altijd open of worden afgesloten door een of ander mechanisme om de stroom te regelen. Gated kanalen blijven gesloten totdat een bepaald ion of substantie aan het kanaal bindt, of een ander mechanisme optreedt. Gated kanalen worden gevonden in de membranen van cellen zoals spiercellen en zenuwcellen. Spiercontracties treden op wanneer de relatieve ionenconcentraties aan de binnen- en buitenkant van een membraan veranderen als gevolg van het gecontroleerd sluiten of openen van kanaalpoorten. Zonder een gereguleerde barrière zou spiercontractie niet efficiënt plaatsvinden.

Carrier-eiwitten

Dragereiwitten binden aan een specifieke stof en veroorzaken een conformatieverandering in het eiwit. De conformationele verandering maakt beweging mogelijk langs de concentratiegradiënt van de stof. Om deze reden is de transportsnelheid niet afhankelijk van de concentratiegradiënt, maar eerder van het aantal beschikbare dragereiwitten. Hoewel bekend is dat eiwitten veranderenDe vorm wanneer hun waterstofbruggen worden gedestabiliseerd, is het volledige mechanisme waardoor dragereiwitten hun conformatie veranderen niet goed begrepen.

Verspreidingssnelheden

Hoewel meer betrokken dan eenvoudige diffusie, maakt gefaciliteerd transport het mogelijk dat diffusie met ongelooflijke snelheden plaatsvindt. Kanaaleiwitten verplaatsen tientallen miljoenen moleculen per seconde, en dragereiwitten verplaatsen duizend tot miljoen moleculen per seconde.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter