生物学の原則

膜輸送の最も直接的な形態は受動的である。 受動輸送は自然発生する現象であり、運動を達成するために細胞がエネルギーを消費することを必要としない。 受動輸送では、物質は拡散と呼ばれるプロセスにおいて、より高い濃度の領域からより低い濃度の領域に移動する。 単一の物質の異なる濃度が存在する物理的空間は、濃度勾配を有すると言われる。

拡散は輸送の受動的なプロセスです。 単一の物質は、濃度が空間全体で等しくなるまで、高濃度の領域から低濃度の領域に移動する傾向があります。 あなたは空気中の物質の拡散に精通しています。 たとえば、人で満たされた部屋で香水のボトルを開く人について考えてみましょう。 香水はボトルの中で最高濃度であり、部屋の端で最も低いです。 香水の蒸気はびんから拡散するか、または広がり、広がると同時に次第に、ますます人々は香水をかぐ。 物質は拡散によって細胞の細胞質ゾル内を移動し、特定の物質は拡散によって原形質膜を通って移動する(図1)。 拡散はエネルギーを消費しない。 むしろ、異なる領域の異なる濃度の材料はポテンシャルエネルギーの一形態であり、拡散は、材料が高から低への濃度勾配を下に移動するときのその

図1透過性膜を通る拡散は、物質の濃度勾配に従い、物質を高濃度の領域から低濃度の領域に移動させる。 (credit:modification of work by Mariana Ruiz Villarreal)

細胞外液などの培地中の個々の物質は、他の材料の濃度勾配とは無関係に、独自の濃度勾配を有する。 さらに、各物質はその勾配に従って拡散する。

いくつかの要因が拡散速度に影響を与えます:

  • 濃度勾配の程度:濃度の差が大きいほど、拡散が急速になります。 物質の分布が平衡に近づくほど、拡散速度は遅くなります。
  • 拡散する分子の質量:より巨大な分子は、それらが移動している物質の分子間を移動することがより困難であるため、よりゆっくりと移動する。
  • 温度: より高い温度はエネルギーを増加させ、したがって分子の動きを増加させ、拡散速度を増加させる。
  • 溶媒密度:溶媒の密度が増加するにつれて、拡散速度が低下する。 分子は、より密度の高い媒体を通過するのがより困難な時期にあるため、遅くなります。

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