細胞膜と輸送セッション II

拡散。拡散速度に影響を与える要因。促進拡散。浸透。能動輸送。エンドサイトーシス。エキソサイトーシス。

美しく咲いた花の隣に立っているところを想像してみてください。深呼吸をすると、突然、心地よい香りが感覚を満たします。しかし、魅惑的な香りが、遠くにいるにもかかわらず、どのようにして花からあなたの鼻に伝わるのか疑問に思ったことはありませんか?。それは、拡散と呼ばれる興味深いプロセスによるものです。拡散とは、粒子、分子、または物質が拡散し、濃度の高い領域から濃度の低い領域に移動するプロセスです。

花が香りを放つと、最初は花の周りの空気中に香りの分子が多く見られます。しかし、時間が経つにつれて、これらの香りの分子は広がり始めます。これらの分子は互いに衝突し、ランダムに移動します。彼らはあらゆる方向に広がった。これらの香りの分子は、量が多い場所から量が少ない場所へと移動します。

ご存知のように、細胞膜は細胞の内部と外部の環境を隔てるバリアとして機能します。膜の両側の分子の濃度に差がある場合、分子は自然に拡散して濃度を均等にします。たとえば、酸素分子が細胞内よりも細胞外に濃縮されている場合、濃度が均衡するまで細胞膜を通過して細胞内に拡散します。同様に、細胞内で廃棄物として生成される二酸化炭素分子は、濃度が低い細胞外に拡散します。

拡散のプロセスにはいくつかの要因が影響する可能性があります。温度は粒子の運動エネルギーに直接影響するため、拡散において重要な役割を果たします。温度が高くなると、粒子の運動エネルギーは大きくなります。運動エネルギーが大きくなるため、粒子はより速く動き、より頻繁に衝突します。これらのエネルギー衝突により、粒子はより急速に分散し、拡散します。温度が低いと、粒子の運動エネルギーは低くなります。運動エネルギーが低いため、粒子はゆっくりと動き、衝突する頻度も低くなります。これにより、拡散速度が遅くなります。

濃度勾配も拡散速度に影響します。濃度勾配は、混雑したエリアと混雑していないエリアの差がどれくらい大きいかを示します。部屋のoneの臭いが非常に強く、残りの部分にはほとんど臭いがない場合は、濃度勾配が強いということになります。この場合、粒子の密集度に大きな差があるため、粒子は素早く移動し、より速く広がります。

匂いが部屋全体に均一に広がると、濃度勾配は急峻になりません。このような場合、粒子も移動できますが、速度は遅くなります。混雑状況に大きな違いがないためです。

拡散に影響を与えるもう一つの要因は表面積です。利用できる表面積が大きくなると、粒子間の相互作用が大きくなります。これにより、拡散が速くなります。固体のブロックがあり、それを液体に溶かす必要があると想像してください。ブロックが小さな立方体の形状である場合、粉末に粉砕された場合に比べて溶解に時間がかかります。これは、粉末内の粒子が小さいほど、固体と液体の接触点が増えるためです。これにより、溶解した粒子の拡散が速くなります。

促進拡散は、ある種の分子が細胞膜を通過するのを助けるプロセスです。この動きを容易にするために、特殊なproteinsを補助として使います。細胞膜を門番として考えてみましょう。一部の分子は自由に細胞に出入りできますが、他の分子は補助を必要とします。細胞膜内のProteinsがこれらの分子を補助します。

これらのproteinsは出入り口や運搬体のような役割を果たします。それらは、ある種の分子に適合する特定の形状を持っています。タンパク質に適合する分子が近づくと、鍵が鍵穴に収まるように、タンパク質に結合します。分子がタンパク質に結合すると、タンパク質の形状が変化します。この変化により、分子が通過できるトンネルのようなチャネルが開きます。あるいは、タンパク質は分子を包み込み、特別なキャリアのように膜を越えて運ぶこともできます。

浸透について議論する前に、溶質と溶媒とは何かを調べてみましょう。溶質とは、別の物質に溶解する物質です。それはソリューション内のより小さなコンポーネントです。固体、液体、気体のいずれかになります。溶媒とは、他の物質を溶かすことができる物質です。それはソリューション内のより大きなコンポーネントです。溶媒は通常は液体ですが、気体や固体の場合もあります。たとえば、塩は水に簡単に溶けます。塩は溶質であり、水は溶媒です。

浸透とは、水分子が選択透過膜を通過して、溶質濃度の低い領域から高い領域へと移動するプロセスです。水の移動は、膜の両側の溶質の濃度が均等になるまで続きます。水の濃度が平衡に達するまで水の動きが続くとも言えます。

能動輸送は、イオンや分子などの物質が細胞膜を通過して低濃度の領域から高濃度の領域に移動するプロセスです。能動輸送には、ATP の形でのエネルギーの消費が必要です。これは、物質が濃度の低い領域から高い領域へと移動するためです。

エンドサイトーシスは、細胞が細胞膜を通して外部環境から物質を取り込み、取り込む細胞プロセスです。まず、細胞は取り込みたい特定の物質または粒子を識別して認識します。細胞膜が標的物質を囲みます。これは、材料の周りを内側に折り込むことによって行われます。その結果、小胞と呼ばれる小さなポケットまたはポーチが形成されます。小胞は細胞のさらに奥へ移動します。細胞内に入ると、小胞は他の細胞区画と融合することができます。これらの区画には、飲み込まれた物質を分解できる酵素が含まれています。これにより、セルはコンポーネントを利用できるようになります。

エンドサイトーシスはさらにさまざまなタイプに分類できます。これらは貪食作用と飲作用です。貪食作用では、細胞は細菌、細胞破片、その他の異物などの大きな固体粒子を飲み込みます。飲作用は細胞飲用としても知られ、周囲の環境から溶解した溶質や液体を非選択的に取り込む作用です。細胞は細胞外液を吸収するために小さな小胞を形成します。

エキソサイトーシスは、細胞が細胞内から外部環境に物質または粒子を放出する細胞プロセスです。細胞内では、放出される物質は小胞と呼ばれる特殊な膜で囲まれた袋に詰められています。これらの小胞は細胞膜に向かって移動し、細胞膜に沿って整列します。小胞の膜は細胞膜と融合します。この融合により、小胞の内部と外部環境の間に開口部が形成されます。小胞の内容物はこの開口部を通して細胞外空間に放出されます。

細胞膜と輸送セッション III

細胞膜と輸送セッション II

拡散。 拡散速度に影響を与える要因。 促進拡散。 浸透。 能動輸送。 エンドサイトーシス。 エキソサイトーシス。

拡散。拡散速度に影響を与える要因。促進拡散。浸透。能動輸送。エンドサイトーシス。エキソサイトーシス。