NộI Dung
- Định nghĩa độ dốc và nồng độ (Sinh học)
- Màng tế bào
- Khuếch tán thụ động
- Receptor kênh ion
- Protein vận chuyển
Một tế bào có nhiều nhiệm vụ để thực hiện. Một trong những chức năng quan trọng nhất của nó là duy trì môi trường lành mạnh trong tế bào. Điều này đòi hỏi phải kiểm soát nồng độ nội bào của các phân tử khác nhau, chẳng hạn như các ion, khí hòa tan và sinh hóa.
Độ dốc nồng độ là sự khác biệt về nồng độ của một chất trên một vùng. Trong vi sinh, màng tế bào tạo ra gradient nồng độ.
Định nghĩa độ dốc và nồng độ (Sinh học)
Trước khi chúng ta đi vào cách thức gradient nồng độ hoạt động trong vi sinh, chúng ta cần hiểu độ dốc và định nghĩa nồng độ (sinh học).
Một "sự tập trung"đề cập đến lượng vật liệu (thường được gọi là chất tan) thường thấy trong dung dịch. Vì vậy, ví dụ, nếu bạn có một lượng đường nhất định trong cytosol của một tế bào, đường sẽ là chất tan và cytosol (nơi có đường) được gọi là "dung môi" trong dung dịch mà chúng tạo ra cùng nhau. Nồng độ đường có nghĩa là lượng đường được tìm thấy trong cytosol của tế bào đó.
Một "nồng độ gradient"Đơn giản có nghĩa là có sự khác biệt về nồng độ ở hai nơi khác nhau. Ví dụ, bạn có thể có nhiều phân tử đường bên trong một tế bào và rất ít bên ngoài tế bào. Đó là một ví dụ về gradient nồng độ.
Khi một gradient nồng độ hình thành, các phân tử muốn chảy từ các khu vực có nồng độ cao đến nồng độ thấp để giảm bớt hoặc loại bỏ gradient. Tuy nhiên, đôi khi độ dốc là cần thiết cho cấu trúc / chức năng của các tế bào. Tiếp tục với ví dụ về đường, tế bào muốn giữ đường trong tế bào để sử dụng thay vì cho phép nó chảy ra khỏi tế bào.
Màng tế bào
Một màng tế bào bao gồm hai lớp phospholipid, là các phân tử chứa một đầu phốt phát và hai đuôi lipid. Điều này được gọi là song phương phospholipid. Các đầu thẳng hàng dọc theo ranh giới bên trong và bên ngoài của màng, trong khi đuôi lấp đầy khoảng trống ở giữa.
Màng tế bào có tính thấm chọn lọc - đuôi ngăn các phân tử lớn hoặc tích điện khuếch tán qua màng tế bào, trong khi các phân tử nhỏ và tan trong chất béo có thể lọt qua. Tính thấm chọn lọc có thể tạo ra gradient nồng độ trên màng đòi hỏi các protein xuyên màng đặc biệt để khắc phục trong khi vẫn cho phép các phân tử hòa tan nhỏ và chất béo cần thiết khuếch tán mà không cần sử dụng năng lượng.
Khuếch tán thụ động
Các phân tử nhỏ, không phân cực có thể khuếch tán qua màng tế bào dựa trên gradient nồng độ phân tử. Một phân tử không phân cực có điện tích tương đối đồng đều và trung tính trong suốt.
Ví dụ, oxy là không cực và khuếch tán tự do qua màng tế bào. Các tế bào máu vận chuyển các phân tử oxy đến các không gian xung quanh các tế bào, tạo ra nồng độ O tương đối cao2. Một tế bào liên tục chuyển hóa oxy, tạo ra một gradient nồng độ giữa bên trong và bên ngoài của tế bào. Ôi2 khuếch tán qua màng vì độ dốc này.
Nước và carbon dioxide, mặc dù cực, đủ nhỏ để khuếch tán qua màng tế bào không được cung cấp.
Receptor kênh ion
Một ion là một nguyên tử hoặc phân tử có số lượng proton và electron khác nhau - nó mang điện tích. Một số ion, bao gồm cả natri, kali và canxi, rất quan trọng đối với hoạt động bình thường của tế bào. Lipid loại bỏ các ion, nhưng màng tế bào được tiêu bằng protein gọi là thụ thể kênh ion giúp kiểm soát nồng độ ion trong tế bào.
Bơm natri-kali sử dụng phân tử năng lượng tế bào, adenosine triphosphate (ATP), để vượt qua gradient nồng độ, cho phép di chuyển natri ra khỏi tế bào và kali vào trong tế bào. Các máy bơm khác dựa vào lực điện động thay vì ATP để vận chuyển các ion qua màng.
Protein vận chuyển
Các phân tử lớn không thể khuếch tán qua các lipit trong màng tế bào. Các protein vận chuyển trong màng cung cấp dịch vụ phà, sử dụng một trong hai vận chuyển tích cực hoặc là khuếch tán thuận lợi.
Vận chuyển tích cực đòi hỏi tế bào sử dụng ATP để di chuyển phân tử lớn so với gradient nồng độ. Receptor trong các protein vận chuyển tích cực liên kết với hành khách cụ thể và ATP cho phép protein chuyển vị trí của hành khách qua màng.
Khuếch tán thuận lợi không cần năng lượng sinh hóa từ tế bào. Các chất mang sử dụng khuếch tán thuận lợi đóng vai trò là người gác cổng mở và đóng dựa trên nồng độ và độ dốc điện.