原形質膜の化学的および物理的特性により、それらは選択的に透過性になります。原形質膜には疎水性領域と親水性領域の両方があるため、物質は両方の領域を横断できる必要があります。膜の疎水性領域は、荷電イオンなどの物質をはじきます。したがって、そのような物質は、膜をうまく通過するために特別な膜タンパク質を必要とします。促進輸送(促進拡散とも呼ばれる)では、分子とイオンは、チャネルタンパク質とキャリアタンパク質の2種類の膜輸送タンパク質を介して膜を移動します。これらの膜輸送タンパク質は、追加のエネルギーを必要とせずに拡散を可能にします。

チャネルタンパク質

チャネルタンパク質は、荷電分子が通過できる親水性の細孔を形成し、膜の疎水性層を回避します。チャネルタンパク質は、特定の物質に特異的です。例えば、アクアポリンは、原形質膜を介した水の輸送を特異的に促進するチャネルタンパク質です。

チャネルタンパク質は、常に開いているか、流れを制御する何らかのメカニズムによってゲーティングされています。ゲートチャネルは、特定のイオンまたは物質がチャネルに結合するか、または他のメカニズムが発生するまで閉じたままです。ゲーテッドチャネルは、筋肉細胞や神経細胞などの細胞の膜に見られます。筋肉の収縮は、チャネルゲートの制御された開閉により、膜の内側と外側のイオンの相対濃度が変化したときに発生します。規制されたバリアがなければ、筋肉の収縮は効率的に起こりません。

キャリアタンパク質

キャリアタンパク質は特定の物質に結合し、タンパク質の立体構造変化を引き起こします。コンフォメーションの変化により、物質の濃度勾配を下る移動が可能になります。このため、輸送速度は濃度勾配ではなく、利用可能なキャリアタンパク質の数に依存します。タンパク質は水素結合が不安定になると形を変えることが知られていますが、キャリアタンパク質がそのコンフォメーションを変化させる完全なメカニズムはよくわかっていません。

拡散速度

単純な拡散よりも複雑ですが、促進された輸送により、信じられないほどの速度で拡散が起こります。チャネルタンパク質は1秒間に数千万分子、キャリアタンパク質は1秒間に数千万から100万分子を移動します。