主な違い – 拡散と能動輸送
拡散と能動輸送は、細胞膜を通過する分子の移動に関与する 2 種類の方法です。細胞膜は、それを通過する分子に対する半透過性バリアとして機能します。そのため、小さな非極性分子だけが細胞膜を自由に移動できます。細胞膜を横切る大きな極性分子の移動が制限されます。大きな極性分子の輸送を促進するのは能動輸送です。 主な違い 拡散と能動輸送の間にあるのは、拡散は、分子が濃度勾配を介して細胞膜を横切って移動する受動輸送方法であるということです。 一方、能動輸送では、濃度勾配に逆らって分子を輸送するために細胞エネルギーが必要です。
対象となる主な分野
1.拡散とは
– 定義、タイプ、プロセス
2.アクティブ トランスポートとは
– 定義、タイプ、プロセス
3.拡散と能動輸送の類似点は何ですか
– 共通機能
4.拡散と能動輸送の違いは何ですか
– 主な違いの比較
重要な用語:能動輸送、アンチポーター、キャリアタンパク質、チャネルタンパク質、共輸送体、拡散、促進拡散、浸透、一次能動輸送、二次能動輸送、単純拡散、シンポーター
拡散とは
拡散は、高濃度から低濃度への濃度勾配に沿った分子の受動的な動きです。単純拡散、促進拡散、浸透の 3 つの主要な拡散方法を特定できます。
単純拡散
単純な拡散は、粒子が高濃度から低濃度に移動する補助のないタイプの拡散です。分子が単純な拡散によって均一に分布すると、細胞膜の両側の分子は、分子の正味の動きが観察されない平衡を達成します。酸素、二酸化炭素、エタノールなどの小さな非極性分子は、単純な拡散によって細胞膜を横切って移動します。
促進拡散
促進拡散とは、キャリア分子による濃度勾配を介して生体膜を通過する物質の輸送です。水に溶けている大きなイオンと極性分子は、細胞膜内の特定の膜貫通タンパク質によって輸送されます。極性イオンは膜貫通チャネルタンパク質を介して拡散し、大きな分子は膜貫通キャリアタンパク質を介して拡散します。アクアポリンは、細胞膜を通して水を素早く輸送するもう 1 つのタイプの膜貫通タンパク質です。
図 1:担体タンパク質による促進された拡散
浸透
浸透とは、浸透圧によって細胞膜を横切る水分子の自由拡散を指します。
アクティブ トランスポートとは
能動輸送とは、代謝エネルギーを使用して、粒子が細胞膜を横切って低濃度から高濃度へ移動することです。細胞膜に結合した酵素と ATP の形の代謝エネルギーが能動輸送を助けます。 一次能動輸送 および二次能動輸送 アクティブトランスポートには2つのタイプがあります。細胞が必要とする分子は、細胞膜の膜貫通タンパク質によって特異的に認識されます。これらの膜貫通タンパク質は、ATP によって駆動されます。神経細胞の静止電位を維持するナトリウム/カリウム ポンプ (Na+/K+ ATPase) と、胃の酸性環境を維持するプロトン/カリウム ポンプ (H+/K+ ATPase) は、一次能動輸送の例です。 .二次能動輸送は、電気化学勾配によって駆動されます。二次能動輸送に関与する膜貫通タンパク質は、共輸送体と呼ばれます .共輸送体には、アンチポーターとシンポーターの 2 種類があります。 シンポーター 、イオンおよび特定の溶質は、細胞内または細胞外のいずれかで同じ方向に輸送されます。 アンチポーター 、イオンおよび特定の溶質は反対方向に輸送されます。アクティブ トランスポートを図 2に示します .
図 2:アクティブ トランスポート
拡散と能動輸送の類似点
- 拡散と能動輸送の両方により、細胞は細胞膜を横切って分子を輸送することにより、細胞内の恒常性を維持できます。
- 分子の輸送は、単純な拡散以外に膜貫通タンパク質の助けを借りて行われます。
拡散と能動輸送の違い
定義
拡散: 拡散は、高濃度から低濃度への濃度勾配に沿った分子の受動的な動きです。
アクティブ トランスポート: 能動輸送とは、代謝エネルギーを使用して、低濃度から高濃度へと細胞膜を通過する粒子の移動です。
濃度勾配
拡散: 拡散は濃度勾配によって発生します。
アクティブ トランスポート: 能動輸送は濃度勾配に逆らって発生します。
代謝エネルギー
拡散: 拡散は受動的なプロセスであり、細胞膜を横切って分子を輸送するために代謝エネルギーを必要としません。
アクティブ トランスポート: 能動輸送には、細胞膜を横切る分子の輸送のために ATP の形の代謝エネルギーが必要です。
粒子の種類
拡散: 水、酸素、二酸化炭素、小さな単糖類、性ホルモン、その他の小さな疎水性分子は、拡散によって細胞膜を通って輸送されます。
アクティブ トランスポート: タンパク質、イオン、複雑な糖、および大きな細胞は、能動輸送によって細胞膜を通って輸送されます。
均衡
拡散: 膜の両側で平衡が確立された後、分子の正味の移動は観察されません。
アクティブ トランスポート: 能動輸送では分子の平衡は確立されません。
関数
拡散: 拡散は、細胞内外の水、ガス、栄養素、老廃物の動的平衡を維持します。
アクティブ トランスポート: 能動輸送により、濃度勾配に逆らって栄養素や廃棄物などの分子を輸送できます。
例
拡散: 気道から移動する酸素と、間質液を介した血液から細胞への分子の拡散は、拡散の例です。
アクティブ トランスポート: 土壌から栄養素を吸収する植物、エンドサイトーシス、エキソサイトーシス、ナトリウム/カリウム ポンプ、および血流への物質の分泌は、能動輸送の例です。
結論
拡散と能動輸送は、細胞膜を横切って分子を輸送する 2 つの方法です。拡散は受動的なプロセスですが、能動輸送には、膜を横切る分子の輸送のための代謝エネルギーまたは電気化学的勾配が必要です。単純な拡散は、細胞膜を介して直接発生します。しかし、能動輸送と同様に、他の拡散方法は、膜貫通タンパク質を介して発生します。拡散と能動輸送の主な違いは、細胞膜を横切る分子の輸送に必要なエネルギーです。
参照:
1.「拡散」。生物学オンライン辞書。 N.p.、n.d.ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 6 月 13 日。
2.「細胞膜を通過する受動輸送と能動輸送」。カーンアカデミー。 N.p.、n.d.ウェブ。こちらから入手できます。 2017 年 6 月 13 日。
画像提供:
1. 「図 05 02 05」CNX OpenStax 作成 – (CC BY 4.0) Commons Wikimedia 経由
2.「OSC Microbio 03 03 Transport」CNX OpenStax 作成 – (CC BY 4.0) Commons Wikimedia 経由
