扩散机制
扩散是一个分子沿浓度梯度向下的运动,从一个浓度高的区域到一个浓度低的区域。这个过程是被动,即不需要额外的能量输入;浓度梯度本身就足以驱动这一过程。
类型的扩散
通过细胞膜的扩散是简单的或促进.
简单扩散 | 易化扩散 | |
机制 | 分子无需蛋白质载体就能直接穿过细胞膜 | 运动是被动地沿着浓度梯度向下进行的,然而分子需要借助载体蛋白让它们穿过脂质双分子层 |
分子使用这个过程的例子 |
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参与促进扩散的膜转运蛋白的一个例子是GLUT-2蛋白质它是葡萄糖从肝脏转移到血液中的主要蛋白质。
扩散速率
菲克定律描述影响扩散速度的因素。简单地说,就是扩散的速率与浓度成正比浓度梯度的长度扩散途径和表面积可用于扩散”。可以这样写:
扩散速率∝(表面积x浓度梯度)/(扩散路径长度)
菲克的扩散定律实际上更为复杂,但超出了本文的范围。
表1总结了这些因素的影响:
因素 | 扩散速率增加 | 还原扩散速率 |
浓度梯度 | 大梯度 | 小的梯度 |
路径的长度 | 短路径 | 长通路 |
表面积 | 更大的表面积 | 减少表面积 |
临床意义
药物靶点
允许促进扩散的通道蛋白可以作为药理学靶点,特别是在肾脏。一些例子包括:
临床意义
囊性纤维化
囊性纤维化跨膜传导调节剂(雌性生殖道蛋白质是一个配体门控氯离子通道,见于许多器官的上皮细胞的细胞膜上,如肺、胰腺和生殖道。
对健康人来说是可以的氯离子自由地流出细胞。这些氯离子被钠离子被动地跟随以保持电化学平衡,然后水通过渗透进入。这使得这些器官的分泌物稀薄而水状。
囊性纤维化是由于多种突变导致CFTR蛋白缺失或功能失调。这意味着氯离子不能流出细胞,因此钠离子和水离子也不能流出细胞。这就产生了粘液厚而粘这在肺、胰腺和生殖道尤为严重。
然而,CFTR蛋白在汗腺中的作用略有不同。而不是让氯离子流出细胞,在汗腺中CFTR蛋白参与氯的重吸收从汗液中提取钠。在囊性纤维化中,这种情况不会发生,因此钠和氯会留在汗液中,导致经典的汗液“咸”汗CF。