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5.10: Transport facilité
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Facilitated Transport
 
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5.10: Facilitated Transport

5.10: Transport facilité

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.

Les propriétés chimiques et physiques des membranes plasmatiques les font perméables sélectivement. Puisque les membranes plasmatiques ont des régions hydrophobes et hydrophiles, les substances doivent être capables de transverser les deux régions. La zone hydrophobe des membranes repousse des substances telles que les ions chargés. Par conséquent, ces substances ont besoin de protéines membranaires spéciales pour traverser une membrane avec succès. Dans le processus de transport facilité, également connu sous le nom de diffusion facilitée, les molécules et les ions voyagent à travers une membrane via deux types de protéines de transport de membrane: les canaux et les protéines porteuses. Ces protéines de transport membranaires permettent la diffusion sans nécessiter d’énergie supplémentaire.

Protéines de canal

Les protéines de canal forment un pore hydrophile à travers lequel les molécules chargées peuvent passer à travers, évitant ainsi la couche hydrophobe de la membrane. Les protéines de canal sont spécifiques à une substance donnée. Par exemple, les aquaporines sont des protéines de canal qui facilitent spécifiquement le transport de l’eau à travers la membrane plasmatique.

Les protéines de canal sont toujours ouvertes ou fermées par un mécanisme de contrôle du flux. Les canaux fermés restent fermés jusqu’à ce qu’un ion ou une substance particulière se lie au canal, ou qu’un autre mécanisme se produise. Les canaux de portage se trouvent dans les membranes des cellules telles que les cellules musculaires et les cellules nerveuses. Les contractions musculaires se produisent lorsque les concentrations relatives d’ions sur les côtés intérieur et extérieur d’une membrane changent en raison de la fermeture contrôlée ou de l’ouverture des portes du canal. Sans une barrière réglementée, la contraction musculaire ne se produirait pas efficacement.

Protéines porteuses

Les protéines porteuses se lient à une substance spécifique causant un changement conformationnel de la protéine. Le changement conformationnel permet de déplacer vers le bas le gradient de concentration de la substance. Pour cette raison, le taux de transport ne dépend pas du gradient de concentration, mais plutôt du nombre de protéines porteuses disponibles. Bien qu’on sache que les protéines changent de forme lorsque leurs liaisons hydrogène sont déstabilisées, le mécanisme complet par lequel les protéines porteuses modifient leur conformation n’est pas bien compris.

Tarifs de diffusion

Même s’il est plus impliqué que la simple diffusion, le transport facilité permet la diffusion à des vitesses incroyables. Les protéines des canaux déplacent des dizaines de millions de molécules par seconde, et les protéines porteuses déplacent mille à un million de molécules par seconde.


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