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셀에는 수행해야 할 많은 의무가 있습니다. 가장 중요한 기능 중 하나는 세포 내에서 건강한 환경을 유지하는 것입니다. 이를 위해서는 이온, 용존 가스 및 생화학 물질과 같은 다양한 분자의 세포 내 농도를 제어해야합니다.
농도 구배는 영역에서 물질의 농도 차이입니다. 미생물학에서 세포막은 농도 구배를 만듭니다.
그라디언트 및 농도 정의 (생물학)
미생물학에서 농도 기울기가 어떻게 작동하는지 알아보기 전에 기울기 및 농도 정의 (생물학)를 이해해야합니다.
"농도"는 일반적으로 용액에서 발견되는 물질 (일반적으로 용질이라고 함)의 양을 나타냅니다. 예를 들어, 세포의 시토 졸에 일정량의 설탕이 있으면 설탕은 용질과 시토 졸이됩니다 (설탕이있는 곳)을 함께 만드는 용액에서 "용매"라고합니다. 설탕의 농도는 해당 세포의 시토 졸에서 발견되는 설탕의 양을 의미합니다.
"농도 구배예를 들어, 세포 내부에 많은 설탕 분자가 있고 세포 외부에 극소수의 분자가있을 수 있습니다. 이는 농도 구배의 예입니다.
농도 구배가 형성 될 때, 분자는 구배를 감소 시키거나 제거하기 위해 고농도 영역에서 저농도로 흐르기를 원한다. 그러나, 때때로 세포의 구조 / 기능을 위해 구배가 필요하다. 당 예를 계속해서, 세포는 당이 세포 밖으로 흘러 나오는 대신에 당을 세포에 유지하기를 원한다.
세포막
세포막은 인지질의 이중층으로 구성되며, 이는 인산염 머리와 두 개의 지질 꼬리를 포함하는 분자입니다. 이것을 인지질 이중층이라고합니다. 헤드는 멤브레인의 내부 및 외부 경계를 따라 정렬되며 꼬리는 그 사이의 공간을 채 웁니다.
세포막은 선택적 투과성을 지니고 있습니다. 꼬리는 큰 또는 하전 된 분자가 세포막을 통해 확산되는 것을 방지하는 반면, 작고 지용성 인 분자는 미끄러질 수 있습니다. 선택적 투과성은 막을 가로 질러 농도 구배를 생성 할 수 있으며, 필요한 막 횡단 용해성 분자가 여전히 에너지를 사용하지 않고 확산되도록 허용하면서 특별한 막 횡단 단백질을 극복해야한다.
수동 확산
작은 비극성 분자는 분자의 농도 구배에 따라 세포막을 통해 확산 될 수 있습니다. 비극성 분자는 전체에 걸쳐 비교적 균일하고 중성 전하를 갖는다.
예를 들어, 산소는 비극성이며 세포막을 가로 질러 자유롭게 확산됩니다. 혈액 세포는 산소 분자를 세포 주변 공간으로 이동시켜 상대적으로 높은 농도의 O를 생성합니다2. 세포는 지속적으로 산소를 대사하여 세포의 내부와 외부 사이에 농도 구배를 만듭니다. 영형2 이 구배로 인해 막을 통해 확산됩니다.
물과 이산화탄소는 극성이지만 보조되지 않은 세포막을 통해 확산되기에 충분히 작습니다.
이온 채널 수용체
이온은 다른 수의 양성자와 전자를 가진 원자 또는 분자입니다. 전하를 carries니다. 나트륨, 칼륨 및 칼슘을 포함한 특정 이온은 세포의 정상적인 기능에 중요합니다. 지질은 이온을 거부하지만 세포막에는 단백질이라고 불리는 이온 채널 수용체 세포 내 이온 농도를 조절하는 데 도움이됩니다.
나트륨 칼륨 펌프는 세포의 에너지 분자 인 아데노신 트리 포스페이트 (ATP)를 사용하여 농도 구배를 극복하여 세포 밖으로 나트륨과 칼륨을 세포로 이동할 수 있습니다. 다른 펌프는 막을 가로 질러 이온을 운반하기 위해 ATP보다는 전기 역학적 힘에 의존합니다.
담체 단백질
큰 분자는 세포막의 지질을 통해 확산 될 수 없습니다. 막 내 캐리어 단백질은 다음 중 하나를 사용하여 페리 서비스를 제공합니다. 적극적인 운송 또는 확산 촉진.
능동 운송 세포는 농도 구배에 대해 큰 분자를 이동시키기 위해 ATP를 사용해야한다. 활성 수송 단백질 내의 수용체는 특정 승객에 결합하고, ATP는 단백질이 승객을 막을 가로 질러 이동시킬 수있게한다.
촉진 된 확산 세포의 생화학 에너지가 필요하지 않습니다. 촉진 확산을 이용하는 캐리어는 농도 및 전기 구배에 기초하여 개폐되는 게이트 키퍼로서 작용한다.