Какви органели помагат на молекулите да се дифузират през мембраната чрез транспортни протеини?

Еукариотните клетки притежават външна мембрана, която защитава клетъчното съдържание. Външната мембрана обаче е полупропусклива и позволява на определени материали да влязат в нея.

Вътре еукариотни клетки, наречени по-малки подструктури органели притежават собствени мембрани. Органели служат на няколко различни функции в клетките, включително движещи се молекули през клетъчната мембрана или през мембраните на органелата.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Молекулите могат да дифузират през мембраните чрез транспортни протеини или могат да бъдат подпомогнати в активен транспорт от други протеини. Органели като ендоплазмен ретикулум, апарат на Голджи, митохондрии и пероксизоми играят роля в мембранния транспорт.

Мембраната на еукариотната клетка често се нарича a плазмената мембрана. Плазмената мембрана се състои от a фосфолипиден двуслой, и е пропусклив за някои молекули, но не за всички.

Компоненти на фосфолипид двуслойните включват комбинация от глицерол и мастни киселини с фосфатна група. Те дават глицерофосфолипидите, които обикновено съставляват бислоя на повечето клетъчни мембрани.

Фосфолипидният двуслой притежава водолюбиви (хидрофилни) качества от външната си страна и водоотблъскващи (хидрофобни) качества от вътрешната си страна. Хидрофилните части са обърнати към външната страна на клетката, както и към вътрешността й и са едновременно интерактивни и привлечени от водата в тези среди.

През клетъчната мембрана, порите и протеините помагат да се определи какво влиза или излиза от клетката. От различните видове протеини, открити в клетъчната мембрана, някои се простират само до част от фосфолипидния бислой. Те се наричат ​​външни протеини. Протеините, които пресичат целия двуслой, се наричат ​​вътрешни протеини, или трансмембранни протеини.

Протеините съставляват около половината от масата на клетъчните мембрани. Докато някои протеини могат да се движат лесно в двуслоя, други са заключени на място и се нуждаят от помощ, ако трябва да се движат.

Клетките се нуждаят от начин да вкарат необходимите молекули в тях. Те също се нуждаят от начин да освободят определени материали обратно. Освободените материали, разбира се, могат да включват отпадъци, но често някои функционални протеини трябва да се секретират и извън клетките. Фосфолипидната двуслойна мембрана поддържа поток от молекули в клетката чрез осмоза, пасивен транспорт или активен транспорт.

Външните и вътрешните протеини работят, за да помогнат в това транспортна биология. Тези протеини могат да притежават пори, за да позволят дифузия, те могат да работят като рецептори или ензими за биологични процеси или могат да работят при имунни отговори и клетъчна сигнализация. Съществуват различни видове пасивен транспорт, както и активен транспорт, които играят роля в движението на молекулите през мембраните.

В транспортната биология, пасивен транспорт се отнася до транспорта на молекули през клетъчната мембрана, който не изисква никаква помощ или енергия. Това обикновено са малки молекули, които могат просто да се влеят и излязат от клетката, относително свободно. Те могат да включват вода, йони и други подобни.

Един пример за пасивен транспорт е дифузия. Дифузията се получава, когато определени материали проникват в клетъчната мембрана през порите. Основни молекули като кислород и въглероден диоксид са добри примери. Обикновено дифузията изисква градиент на концентрация, което означава, че концентрацията извън клетъчната мембрана трябва да е различна от вътрешната.

Улеснен транспорт изисква помощ чрез протеини-носители. Протеините носители свързват материалите, необходими за транспортиране на местата на свързване. Това свързване кара протеина да промени формата си. След като елементите бъдат подпомогнати през мембраната, протеинът ги освобождава.

Друг вид пасивен транспорт е чрез прост осмоза. Това е често срещано при водата. Водните молекули удрят клетъчната мембрана, създавайки налягане и изграждайки „воден потенциал“. Водата ще премине от висок към нисък воден потенциал, за да навлезе в клетката.

Понякога някои вещества не могат да преминат през клетъчната мембрана само чрез дифузия или пасивен транспорт. Преминаването от ниска към висока концентрация например изисква енергия. За да се случи това, активен транспорт възниква с помощта на протеини носители. Протеините-носители държат места за свързване, към които се прикрепят необходимите вещества, за да могат да бъдат преместени през мембраната.

По-големи молекули като захари, някои йони, други силно заредени материали, аминокиселини и нишестета не могат да се носят през мембраните без помощ. Транспортните протеини или протеините-носители се изграждат според специфичните нужди в зависимост от типа молекула, която трябва да се движи през мембраната. Рецепторните протеини също работят селективно, за да свързват молекулите и да ги насочват през мембраните.

Порите и протеините не са единствените помощни средства за мембранния транспорт. Органели също обслужват тази функция по няколко начина. Органелите са по-малки подструктури вътре в клетките.

Органелите имат разнообразни форми и изпълняват различни функции. Тези органели съставляват така наречената ендомембранна система и притежават уникални форми на протеинов транспорт.

При цитоза големи количества материали могат да преминат през мембраната през везикули. Това са битове клетъчна мембрана, които могат да преместват елементи в клетката или навън (съответно ендоцитоза или екзоцитоза). Протеините се пакетират от ендоплазмения ретикулум във везикули, за да се освободят извън клетката. Два примера за везикуларни протеини включват инсулин и еритропоетин.

Ендоплазмения ретикулум

The ендоплазмен ретикулум (ER) е органела, отговорна за създаването както на мембраните, така и на техните протеини. Той също така подпомага молекулярния транспорт през собствената си мембрана. ER е отговорен за транслокацията на протеини, което е движението на протеини в цялата клетка. Някои протеини могат да преминат напълно ER мембраната, ако са разтворими. Секреторните протеини са един такъв пример.

За мембранните протеини обаче естеството им да бъдат част от бислоя на мембраната изисква малко помощ за придвижване. ER мембраната може да използва сигнали или трансмембранни сегменти като начин за транслокация на тези протеини. Това е един от видовете пасивен транспорт, който осигурява насока към протеините, към които да пътуват.

В случай на протеиновия комплекс, известен като Sec61, който функционира най-вече като порен канал, той трябва да си партнира с рибозома с цел транслокация.

Апарат на Голджи

The апарат на Голджи е друга решаваща органела. Той дава на протеините окончателни, специфични добавки, които им придават сложност, като добавени въглехидрати. Той използва везикули за транспортиране на молекули.

Везикуларният транспорт може да възникне отчасти поради покрити протеини и тези протеини подпомагат движението на везикулите между ER и апарата на Голджи. Един пример за протеин на обвивката е клатрин.

Митохондрии

Във вътрешната мембрана на органелите т.нар митохондрии, многобройни протеини трябва да се използват, за да помогнат за генерирането на енергия за клетката. За разлика от това външната мембрана е пореста за преминаване на малки молекули.

Пероксизоми

Пероксизоми са вид органела, която разгражда мастните киселини. Както подсказва името им, те също играят роля в отстраняването на вредния водороден прекис от клетките. Пероксизомите също могат да транспортират големи, сгънати протеини.

Изследователите едва наскоро откриха огромните пори, които позволяват на пероксизомите да правят това. Обикновено протеините не се транспортират в техните пълни, големи, триизмерни състояния. Голяма част от времето те просто са твърде големи, за да преминат през пори. Но пероксизомите са на висота в случая с тези гигантски пори. Протеините трябва да носят определен сигнал, за да може пероксизомата да ги транспортира.

Разнообразните методи на видовете пасивен транспорт правят транспортната биология завладяващ предмет за изучаване. Придобиването на знания за това как материалите могат да бъдат премествани през клетъчните мембрани може да помогне за разбирането на клетъчните процеси.

Тъй като много заболявания включват деформирани, лошо сгънати или по друг начин нефункциониращи протеини, става ясно колко подходящ може да бъде мембранният транспорт. Транспортната биология също предоставя неограничени възможности за откриване на начини за лечение на недостатъци и заболявания и може би за създаване на нови лекарства за лечение.