촉진확산 facilitated diffusiom

물과 친수성 용질들이 어떻게 막을 통과하는지를 보다 면밀히 살펴보면 막의 지질 이중층을 통과할 수 없는 많은 극성 분자들과 이온들은 막을 곤퇑하고 있는 수송 단백질들의 도움으로 수동적으로 확산된다.

이 현상을 촉진확산 facilitated diffusiom이라 한다. 세포 생물학자들은 다양한 수송 단백질들이 어떻게 확산을 촉진시키는지 정확하게 알기 위하여 계속 노력하고 있다. 대부분의 수송 단백질은 매우 특이적이다. 그들은 몇가지 물질들에 한해서만 수송한다.

 

수송 단백질의 두 가지 형태는 통로 단백질과 운반단백질이다. 통로 단백질은 단순히 특별한 분자나 이온이 막을 통과할 수 있도록 하는 통로를 제공한다. 이들 단백질이 제공하는 친수성인 좁은 통로는 물 분자들이나 작은 이온들이 막의 한쪽 편에서 다른 쪽으로 매우 빠르게 흘러갈 수 있도록 해준다. 물의 통로 단백질인 아쿠아포린은 적혈구 세포 같은 동물세포나 식물세포에서 발생하는 물의 대량 확산(삼투현상)을 촉진시킨다. 특정 콩팥세포들도 많은 아쿠아포린을 갖고 있어 배출하기 전에 소변으로부터 물을 되찾을 수 있게 한다. 만약 콩팥이 이 기능을 수행하지 못하면, 매일 180L의 소변을 배출하게 되고 같은 양의 물을 마셔야만 한다.

 

이온을 수송하는 통로 단백질을 이온통로라 한다. 많은 이온통로들은 자극에 의해서 열리거나 닫히는 개폐성 통로로서 기능을 한다. 일부 관문통로의 경우 자극은 전기적이다. 예를 들면 신경세포에서 이온통로는 전기적 자극에 반응해서 열리고 포타슘이온이 세포 바깥으로 나가게 한다. 이것은 세포가 다시 신경신호를 발화할 수 있는 능력을 회복시킨다. 다른 개폐성 통로들은 수송되는 것이 아닌 다른 특정한 물질이 통로에 붙으면서 열리거나 닫힌다. 포도당 운반체와 같은 운반 단백질은 모양에 미묘한 벼화를 일으켜 어떻게든 용질결합 부분을 막을 가로질러 자리바꿈하는 것처럼 보인다. 그러한 모양의 변화는 수송되는 분자의 결합과 방출에 의해서 유발되는 것 같다. 이온통로처럼 촉진확산에 관여하는 운반 단백질은 농도기울기를 따라 물질이 순 이동되게 한다.