主な違い – 拡散促進 vs. 活性輸送
促進拡散と能動輸送は、細胞膜を介した分子の輸送に関与する2つの方法です。
細胞の細胞膜は、膜を通過する分子に対して選択的な透過性を持っています。
そのため、イオンや大小の極性分子は、単純な拡散では細胞膜を通過することができません。
イオンや極性分子の移動は、細胞膜に存在する膜貫通タンパク質によって促進される。
促進拡散と能動輸送のいずれにおいても、膜貫通タンパク質は、分子が細胞膜を通過する際に関与している。
促進拡散と能動輸送の主な違いは、促進拡散が濃度勾配を通過するのに対し、能動輸送はATPのエネルギーを用いて濃度勾配に逆らって行われることである。
促進拡散とは？
促進拡散とは、膜貫通タンパク質の助けを借りて、分子が濃度勾配を通りながら細胞膜を移動する膜輸送法です。
分子の輸送は濃度勾配を介して行われるため、分子の輸送に細胞のエネルギーを使うことはない。
一般に、イオンなどの親水性分子は、細胞膜の脂質分子が疎水性であるため、細胞膜からはじき出される。
そこで、拡散を促進する膜貫通タンパク質が、極性分子や大きな分子を膜脂質の反発力から保護するのです。
拡散を媒介する膜貫通タンパク質は2種類ある。
キャリアータンパク質とチャネルタンパク質です。
：図1.拡散を促進するタンパク質
キャリアータンパク質は、輸送する分子と結合し、タンパク質の構造変化を起こすことで、分子を細胞膜上に移動させる。
チャネルタンパク質は、分子を輸送するための孔を構成している。
チャネルタンパク質の中には、ゲート機能を持ち、特定の刺激に応答して制御されるものもあります。
チャネルタンパク質は、キャリアタンパク質よりも速く分子を輸送し、拡散を促進するためにのみ使用される。
キャリアータンパク質もチャネルタンパク質も、拡散を促進するユニポーターです。
ユニポーターは、特定の種類の分子を特定の方向にのみ輸送する。
拡散を促進する膜貫通型タンパク質の例としては、グルコーストランスポーター、アミノ酸トランスポーター、尿素トランスポーターなどがあります。
アクティブ・トランスポートとは
能動輸送とは、エネルギーを利用して、濃度勾配に逆らって細胞膜を越えて分子を輸送することである。
活性輸送には膜貫通型キャリアータンパク質が関与している。
細胞内には、2種類の能動輸送が存在する。
それは、一次活性輸送と二次活性輸送です。
一次輸送は、ATPという代謝エネルギーを直接利用して、膜を越えて分子を輸送する。
一次活性輸送で分子を輸送するキャリアータンパク質は、必ずATPアーゼと結合している。
一次能動輸送の最も一般的な例は、ナトリウム-カリウムポンプです。
これは、3つのNa+イオンを細胞内に移動させ、2つのK+イオンを細胞外に移動させる。
ナトリウム-カリウムポンプは、細胞の電位を維持するのに役立ちます。
図2にナトリウム-カリウムポンプを示す。
二次的能動輸送は、細胞膜の両側にあるイオンの電気化学的勾配を利用して分子を輸送する。
つまり、二次能動輸送は、ある種の分子をその濃度勾配を利用して輸送する際に放出されるエネルギーを利用して、別の種の分子をその濃度勾配に逆らって輸送する。
したがって、二次的な能動輸送に関わる膜貫通型タンパク質は、コトランスポーターと呼ばれる。
共輸送体には、共輸送体と反輸送体の2種類があります。
シンポーターは両方の分子を同じ方向に輸送する。
ナトリウム-グルコース共輸送体はシンポーターの一種です。
反輸送体は2種類の分子を反対方向に輸送する。
ナトリウム・カルシウム交換体はアンチポーターの一種です。
促進拡散と能動輸送の類似点
- 促進拡散と能動輸送は、細胞膜を通過して分子を輸送する膜輸送機構です。
- 膜貫通タンパク質は、拡散促進輸送と能動輸送の両方に関与している。
促進拡散と能動輸送の違い
定義
促進拡散。
促進拡散とは、膜貫通タンパク質によって分子が細胞膜を通過して高濃度から低濃度へ輸送されることである。
能動輸送。
膜貫通タンパク質によって、低濃度から高濃度へ、ATPのエネルギーを使って分子を輸送すること。
濃度勾配
促進された拡散。
濃度勾配を利用して拡散が促進される。
能動輸送。
濃度勾配に逆らって移動すること。
エネルギー
促進された拡散。
促進拡散：分子の輸送にエネルギーを必要としない。
能動輸送。
能動輸送は、分子を膜を越えて輸送するためにエネルギーを必要とする。
例
拡散を促進する。
ナトリウムチャネル、GLUTトランスポーター、アミノ酸トランスポーターなどが挙げられる。
能動輸送。
Na+/K+ ATPaseトランスポーター、Na+/Ca2+共輸送体、Na-Glucose共輸送体などがあります。
結論
促進拡散と能動輸送は、分子が細胞膜を通過するのに関与する2つの膜輸送機構です。
促進拡散と能動輸送のどちらも、膜貫通タンパク質を使って分子を輸送する。
促進拡散は、分子の輸送に細胞エネルギーを必要としない。
しかし、能動輸送では、分子の輸送にATPや電気化学的な電位が使われる。
したがって、促進拡散と能動輸送の主な違いは、それぞれの方法による輸送にエネルギーを使うかどうかです。
