6.8 : Facilitated Transport

원형질막의 화학적, 물리적 특성으로 인해 원형질막은 선택적으로 투과될 수 있습니다. 원형질막에는 소수성 영역과 친수성 영역이 모두 있기 때문에 물질은 두 영역을 모두 횡단할 수 있어야 합니다. 멤브레인의 소수성 영역은 하전된 이온과 같은 물질을 밀어냅니다. 따라서 이러한 물질은 멤브레인을 성공적으로 통과하기 위해 특별한 멤브레인 단백질이 필요합니다. 촉진 확산(facilitated diffusion)이라고도 하는 촉진 수송(facilitated transport)에서 분자와 이온은 채널 단백질(channel protein)과 운반 단백질(carrier protein)이라는 두 가지 유형의 막 수송 단백질을 통해 막을 가로질러 이동합니다. 이러한 막 수송 단백질은 추가 에너지를 필요로 하지 않고 확산을 가능하게 합니다.

채널 단백질

채널 단백질은 하전된 분자가 통과할 수 있는 친수성 기공을 형성하여 멤브레인의 소수성 층을 피합니다. 채널 단백질은 주어진 물질에 대해 특이적입니다. 예를 들어, 아쿠아포린(aquaporin)은 원형질막을 통한 물의 이동을 특이적으로 촉진하는 채널 단백질입니다.

채널 단백질은 항상 열려 있거나 흐름을 제어하는 메커니즘에 의해 게이트됩니다. 게이트 채널은 특정 이온 또는 물질이 채널에 결합하거나 다른 메커니즘이 발생할 때까지 닫힌 상태로 유지됩니다. 게이트 채널(Gated channel)은 근육 세포 및 신경 세포와 같은 세포막에서 발견됩니다. 근육 수축은 채널 게이트의 제어된 폐쇄 또는 개방으로 인해 멤브레인의 내부 및 외부 측면에 있는 이온의 상대적 농도가 변경될 때 발생합니다. 조절된 장벽이 없으면 근육 수축이 효율적으로 발생하지 않습니다.

운반 단백질

운반체 단백질은 특정 물질에 결합하여 단백질에 구조적 변화를 일으킵니다. 구조적 변화는 물질의 농도 구배를 따라 이동할 수 있게 합니다. 이러한 이유로 수송 속도는 농도 구배가 아니라 사용 가능한 운반 단백질의 수에 따라 달라집니다. 수소 결합이 불안정해지면 단백질의 모양이 변하는 것으로 알려져 있지만, 운반체 단백질이 형태를 바꾸는 완전한 메커니즘은 잘 알려져 있지 않습니다.

확산 속도

단순한 확산보다 더 복잡하지만, 촉진된 수송은 놀라운 속도로 확산이 발생할 수 있도록 합니다. 채널 단백질은 초당 수천만 개의 분자를 이동시키며, 운반 단백질은 초당 1,000개에서 100만 개의 분자를 움직입니다.