막을 통한 물질 수송 -수동 수송; 촉진 확산 단순 확산★

*막 수송의 시리즈

수동수송 (에너지 소모 X)	단순확산, 촉진확산, 삼투
능동수송 (에너지 소모 O)	1차 능동수송 , 2차 능동수송
사이토시스 (에너지 소모 O)	외포작용, 내포작용, 수용체 매개 내포작용

 

0. 수송단백질의 종류  (Types of Transporter) : 막관통 단백질 (Transmembrane protein)

 

• 막단백질은 물질을 선택적으로 수송할수 있게 도와준다. 
• 이온 채널 (Ion Channel): 물질 이동 시 구조 변화가 일어나지 않는 단백질을 말한다. 채널의 계페 기전에 따라 분류를 나눈다. 운반체보다 1000배 이상 빠르게 물질을 수송하며 포화되지 않는다. 
  • 리간드 개폐성 채널 (Ligand-gated channel): 수용체의 역할을 하며 리간드가 결합하면 open
  • 전압 개폐성 채널 (Voltage-gated channel): 막전압의 변화를 감지하여 open
  • 기계적 개폐 채널 (Mechanically gated ion channel): 기계적인 자극에 의해 open. 대표적으로 유모세포가 있다. 
  • 누수 채널 (Leak channel): 다르게는 passive channel or non-gated channel이라고 불리며 휴지 전압인 -70mV에서 항상 열려있는 채널이다. 대표적으로 K+ 과 Na+ 누수 채널이 존재함 
  • 채널로돕신 (Light-gated channel): 빛에 의해 open
• 운반체/캐리어 (Carrier): 물질 이동 시 구조 변화가 동반되는 단백질 그룹을 지칭함
  • 포터 (Porter):
    • 단일 수송체 (uniporter)
    • 동방향 수송체 (symporter)
    • 역방향 수송체 (Antiporter)
  • 펌프 (Pump): 예시로 ATP를 에너지로 사용하는 ATP 구동 펌프가 있다.  
    • 보통 에너지를 사용하는 능동 수송에 쓰임 

 

 

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1. 단순 확산 (Simple diffusion)

 

• 가스(CO₂, O₂, NO, etc)  나 지용성물질은 지질막을 에너지 소모 없이 고농도에서 저농도로 농도 기울기를 순행하며 이동함
• 이러한 이동은 동적 평형에 도달할때까지 진행됨 
• 수송단백질의 도움을 받지 않으며 
• Fick의 확산 법칙을 따른다.
  • 크기가 작고 전하가 없을수록 확산속도가 빠름
  • 친수성일수록 투과성 저하

픽의 법칙, 델타 C를 지용성의 정도 L을 크기로 대입하면 이해가 쉬울것이다.

 

 

 

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2. 촉진 확산 (Facilitated Diffusion)

 

• 물질이 막단백질을 통해 고농도에서 저농도로 농도 기울기를 따라 이동하는 수송방식. 
• 이온통로와 운반체를 사용한다.
• 미하엘리스-멘텐식을 따르며 수송 물질의 농도가 일정 수치 이상이면 포화된다. 하지만 단순 이온 통로를 사용하는 수송에서는 포화되지 않음 
• 대표적으로 사용하는 운반체로는 (포화되는)  GLUT의 포도당 수송과 AQP에 물 수송이 있음  

a) GLUT ( 운반체 단백질; Uniporter) 

 

• 척추동물 세포막에 존재하며 D-glucose를 선택적으로 수송한다.
• 보통 양방향 성이지만 GLUT 4 만은 한방향으로만 수송함 
• 포도당이 세포내로 유입되면 음전하를 가지는 포도당 - 6 인산으로 바뀌고 방출이 되지 않는다. 이런 식으로 농도 구배를 유지해서 포도당의 지속적인 유입을 가능하게 함.  
• 종류

	GLUT 1	GLUT 2	GLUT 3	GLUT 4	GLUT 5
위치	적혈구를 포함한 모든 세포	간, 이자(췌장), 소장, 신장	뇌	근육, 지방	과당수송체 (소장, 신장, 정소 등)
Km 값 (mM)	1	10~20	1	5~10

• GLUT 1 과 3의 Km 값이 낮은 즉 친화도가 매우 높은 이유는 뇌와 적혈구에 언제나 필요한 포도당을 공급하기 위해서임 
• GLUT 4는 평소에 소낭속에 갇혀 있다가 인슐린 수용체가 리간드 인식 시 GLUT 4를 막 표면에 위치시켜줌. 특이하게 단일 반향으로만 수송 가능함
• GLUT 2는 친화도가 가장 낮아서 혈당의 변화에 민감하게 반응함  
• GLUT 2와 GLUT 5는 포도당과 과당 수송이 가능함 (각각 기저부와 정단부에 위치함) 

b) 아쿠아포린 (Aquaporin;AQP) 

 

• 특이하게 물은 단순 확산과 촉진 확산이 가능하다. 
• 아쿠아포린 즉 운반체를 사용하는 물의 촉진확산이 단순 확산보다 따르다. 
• 포화된다. 

 

 

c) HCO₃^- / Cl^- 교환체 (적혈구) 

 

• 보어 효과와 할데인 효과를 다룰 때 적혈구의 기체 교환의 모식도를 참고 
• 여기서의 탄소 음이온 와 염소이온의 유입과 방출을 돕는 교환 수송체는 촉진 확산으로 판단한다. 
  • 여기서 교환 수송체는 농도구배에 역행하지 않고 순행했기 때문에 촉진 확산으로 구분하는 것.

 

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