主な違い – 単純拡散と促進拡散
単純拡散と促進拡散は、細胞膜を通過して分子を輸送する受動輸送法の2種類です。
濃度が等しくなるまで、自然のエントロピーを利用して高濃度から低濃度へ分子を移動させる。
したがって、分子の輸送にATPエネルギーは使用されない。
受動輸送には、主に浸透、単純拡散、促進拡散、ろ過の4種類があります。
単純拡散と促進拡散の主な違いは、単純拡散は粒子が膜を越えて濃度の高いところから低いところに移動する非援助型の拡散であるのに対し、促進拡散はキャリア分子によって濃度勾配を介して生体膜を越えて物質が輸送されることである。
単純拡散とは
単純拡散は、粒子が高濃度から低濃度へ移動する非援助拡散の一種です。
濃度勾配を通過する際の移動方向は受動的です。
分子が均一に分布すると、細胞膜の両側にある分子は、分子の正味の移動が観察されない平衡状態になる。
一般に、酸素、二酸化炭素、エタノールなどの小さな非極性分子は、細胞膜を自由に拡散する。
拡散の速度は温度、分子サイズ、濃度勾配の急峻さに依存する。
温度は溶液中の粒子の運動エネルギーに影響を与える。
大きな粒子は小さな粒子と比較して、溶液内で高い抵抗を受けます。
さらに、濃度勾配が高い場合、より多くの分子が膜を通過する。
図1に、細胞膜を通過する単純な拡散の様子を示す。
促進拡散とは？
促進拡散とは、担体分子によって濃度勾配を介して生体膜を越えて物質が輸送されることである。
拡散過程では、大きなイオンや極性分子が水に溶解し、細胞膜を特異的かつ受動的に通過する。
極性イオンは膜貫通型のチャネルタンパク質を介して拡散し、巨大分子は膜貫通型のキャリアタンパク質を介して拡散する。
チャネルタンパク質は、膜を横切って疎水性のトンネルを作り、選択された疎水性分子が膜を通過するのを可能にする。
チャネルタンパク質には、常時「開いている」ものと、イオンチャネルタンパク質のように「ゲートされている」ものがあります。
パーミアーゼのようなキャリアータンパク質は、グルコースやアミノ酸のような分子が輸送されると、その構造を変化させる。
アクアポリンは、もう一つのタイプの輸送タンパク質で、水を素早く膜を通過させることができる。
図2に、チャネルタンパク質を介した拡散の様子を示します。
図2：拡散の仕組み
単純拡散と促進拡散の類似性
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単純拡散も促進拡散も、分子の高濃度から低濃度への濃度勾配を下るように起こる。
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どちらのタイプも、分子の輸送にエネルギーを必要としない。
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細胞膜の両側での分子の純移動は、平衡状態ではゼロです。
単純拡散と促進拡散の違い
定義
単純拡散。
単純拡散は、粒子が高濃度から低濃度へ移動する非援助型拡散です。
促進拡散。
促進拡散とは、担体分子によって濃度勾配を通り生体膜を越えて物質が輸送されることである。
発生状況
単純拡散。
リン脂質二重層を通過して単純拡散する。
促進拡散。
膜貫通型タンパク質を介して拡散する。
輸送される分子
単純拡散。
単純拡散：極性のない小さな粒子を輸送する。
促進拡散。
大きな粒子や極性のある粒子を輸送する。
ファシリテーター分子
単純拡散。
単純拡散：細胞膜を直接通過して拡散する。
拡散を促進する分子。
膜貫通型タンパク質と呼ばれる特定の促進剤分子を介して拡散が起こる。
拡散率
単純拡散。
単純拡散：膜の濃度勾配と溶質分子の膜透過性に正比例する。
促進拡散。
拡散の速度は、キャリアを介した輸送の速度論に依存する。
低濃度勾配時
単純拡散。
低濃度では、単純拡散の速度は小さい。
拡散が促進される。
単純拡散に比べ、低濃度での拡散速度が速い。
例
単純拡散。
呼吸膜を介した気体の拡散、血液から間質液を介しての細胞への分子の拡散が単純拡散の例です。
促進拡散。
腎尿細管細胞における塩化物／重炭酸塩の対向輸送、グルコース、ガラクトース、フルクトースなどの糖類やアミノ酸とナトリウムの共輸送は、促進拡散の一例です。
結論
単純拡散と促進拡散は、細胞膜を越えて分子を運ぶ2つの受動的輸送手段です。
単純拡散と促進拡散は、どちらも濃度勾配を介して起こる。
単純拡散と促進拡散の主な違いは、細胞膜を横切って分子を輸送するメカニズムにある。
単純拡散では、細胞膜を越えて分子を直接輸送することができる。
これに対し、促進拡散は、キャリアータンパク質、チャネルタンパク質、アクアポリンなどの膜貫通タンパク質を介して行われる。
小さな非極性分子は単純拡散で輸送される。
大きな分子や極性分子は、促進拡散によって輸送される。
細胞膜の両側での分子の純移動は、平衡状態ではゼロです。
