Pasivní Transport
abychom pochopili, jak se látky pohybují pasivně přes buněčné membrány, je nutné pochopit, koncentrační gradienty a difúze. Koncentrační gradient je rozdíl v koncentraci látky v prostoru. Molekuly (nebo ionty) se budou šířit / difundovat z místa, kde jsou koncentrovanější, na místo, kde jsou méně koncentrované, dokud nebudou rovnoměrně rozloženy v tomto prostoru. (Když se molekuly pohybují tímto způsobem, říká se, že se pohybují dolů svým koncentračním gradientem.) Tři běžné typy pasivního transportu zahrnují jednoduchou difúzi, osmózu a usnadněnou difúzi.
jednoduchá difúze je pohyb částic z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací. Několik běžných příkladů pomůže ilustrovat tento koncept. Představte si, že jste uvnitř uzavřené koupelny. Pokud parfém byly postříkány, pachové molekuly by přirozeně šířit z místa, kde nechali láhev do všech koutů koupelny, a to šíření bude pokračovat, dokud ne více koncentrační gradient zůstává. Dalším příkladem je lžíce cukru umístěná v šálku čaje. Nakonec se cukr rozptýlí v celém čaji, dokud nezůstane žádný koncentrační gradient. V obou případech, pokud je místnost teplejší nebo čaj teplejší, dochází k difúzi ještě rychleji, protože molekuly do sebe narážejí a šíří se rychleji než při chladnějších teplotách. Mít vnitřní tělesnou teplotu kolem 98,6° F tak také pomáhá při difúzi částic v těle.
navštivte tento odkaz a podívejte se na difúzi a na to, jak je poháněna kinetickou energií molekul v roztoku. Jak teplota ovlivňuje rychlost difúze a proč?
pokud látka existuje ve větší koncentrace na jedné straně polopropustnou membránu, jako jsou plazmatické membráně, jakákoli látka, která se může pohybovat po svém koncentračním gradientu přes membránu bude dělat tak. Zvažte látky, které mohou snadno difundovat přes lipidovou dvojvrstvu buněčné membrány, jako jsou plyny kyslík (O2) a CO2. O2 obecně difunduje do buněk, protože je koncentrovanější mimo ně, a CO2 obvykle difunduje z buněk, protože je koncentrovanější uvnitř nich. Ani jeden z těchto příkladů nevyžaduje žádnou energii ze strany buňky, a proto používají pasivní transport k pohybu přes membránu. Před pokračováním je třeba zkontrolovat plyny, které mohou difundovat přes buněčnou membránu. Protože buňky rychle spotřebovávají kyslík během metabolismu, je obvykle nižší koncentrace O2 uvnitř buňky než venku. Výsledkem je, že kyslík bude difundovat z intersticiální tekutiny přímo přes lipidovou dvojvrstvu membrány a do cytoplazmy v buňce. Na druhou stranu, protože buňky produkují CO2 jako vedlejší produkt metabolismu, koncentrace CO2 růst v cytoplazmě, a proto, že CO2 se bude pohybovat od buňky přes lipidové dvojvrstvy a do intersticiální tekutiny, kde jeho koncentrace je nižší. Tento mechanismus molekuly šíří z místa, kde jsou více soustředěny tam, kde jsou menší koncentrace je forma pasivní transport nazývá prostá difúze (Obrázek 3.15).
obrázek 3.15. Jednoduchá difúze přes buněčnou (plazmatickou) membránu struktura lipidové dvojvrstvy umožňuje jednoduchou difúzí procházet buněčnou membránou pouze malé nepolární látky, jako je kyslík a oxid uhličitý.
osmóza je difúze vody semipermeabilní membránou (obrázek 3.16). Voda se může volně pohybovat přes buněčnou membránu všech buněk, buď proteinovými kanály, nebo sklouznutím mezi lipidovými ocasy samotné membrány. Je to však koncentrace rozpuštěných látek ve vodě, které určují, zda se voda bude pohybovat do buňky, ven z buňky nebo oboje.
obrázek 3.16. Osmóza osmóza je difúze vody semipermeabilní membránou dolů po koncentračním gradientu. Pokud membrána je propustná pro vodu, ale ne pro rozpuštěné látky, voda se vyrovná jeho vlastní koncentrace, difuzní ke straně nižší koncentraci vody (a tedy na straně vyšší koncentrace rozpuštěné látky). V kádince vlevo je roztok na pravé straně membrány hypertonický.
rozpuštěné látky v roztoku vytvářejí osmotický tlak, tlak, který táhne vodu. Osmóza nastává, když je nerovnováha rozpuštěných látek mimo buňku versus uvnitř buňky. Čím více rozpuštěné látky roztok obsahuje, tím větší je osmotický tlak, který bude mít roztok. O roztoku, který má vyšší koncentraci rozpuštěných látek než jiný roztok, se říká, že je hypertonický. Molekuly vody mají tendenci difundovat do hypertonického roztoku, protože vyšší osmotický tlak táhne vodu (obrázek 3.17). Pokud je buňka umístěna do hypertonického roztoku, buňky se scvrknou nebo krenují, když voda opouští buňku osmózou. Naproti tomu roztok, který má nižší koncentraci rozpuštěných látek než jiný roztok, je považován za hypotonický. Buňky v hypotonickém roztoku vezmou příliš mnoho vody a nabobtnají, s rizikem, že nakonec prasknou, proces zvaný lýza. Kritický aspekt homeostázy v živých věcí je vytvořit interní prostředí, v němž všechny buňky těla jsou v isotonickém roztoku, prostředí, v němž dva roztoky mají stejnou koncentraci rozpuštěných látek (stejný osmotický tlak). Když buňkách a jejich extracelulární prostředí jsou isotonický, koncentrace molekul vody je stejná vně i uvnitř buněk, takže voda teče jak dovnitř a ven a buňky, udržuje jejich normální tvar (a funkce). Různé orgánové systémy, zejména ledviny, pracují na udržení této homeostázy.
obrázek 3.17. Koncentrace roztoků hypertonický roztok má koncentraci rozpuštěné látky vyšší než jiný roztok. Izotonický roztok má koncentraci rozpuštěné látky rovnou jinému roztoku. Hypotonický roztok má koncentraci rozpuštěné látky nižší než jiný roztok.