Jaké organely pomáhají molekulám difundovat se přes membránu transportními proteiny?

Eukaryotické buňky mají vnější membránu, která chrání obsah buňky. Vnější membrána je však polopropustná a umožňuje jí vstup určitých materiálů.

Uvnitř eukaryotické buňky, tzv. menší dílčí struktury organely mají vlastní membrány. Organely sloužit několika různým funkcím v buňkách, včetně pohybu molekul přes buněčnou membránu nebo přes membrány organel.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Molekuly mohou difundovat přes membrány prostřednictvím transportních proteinů nebo jim může pomoci aktivní transport jinými proteiny. Organely, jako je endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, mitochondrie a peroxisomy, hrají roli v membránovém transportu.

Membrána eukaryotické buňky se často označuje jako a plazmatická membrána. Plazmatická membrána se skládá z a fosfolipidová dvojvrstva, a je propustný pro některé molekuly, ale ne všechny.

Součásti fosfolipid dvojvrstva zahrnuje kombinaci glycerolu a mastných kyselin s fosfátovou skupinou. Ty poskytují glycerofosfolipidy, které obecně tvoří dvojvrstvu většiny buněčných membrán.

Fosfolipidová dvojvrstva má na svém zevnějšku vlastnosti milující vodu (hydrofilní) a na vnitřní straně vodu odpuzující (hydrofobní) vlastnosti. Hydrofilní části směřují na vnější stranu buňky i dovnitř a jsou interaktivní a přitahují vodu v těchto prostředích.

Skrze buněčná membrána, póry a proteiny pomáhají určit, co do buňky vstupuje nebo z ní odchází. Z různých druhů proteinů nacházejících se v buněčné membráně některé zasahují pouze do části fosfolipidové dvojvrstvy. Říká se jim vnější proteiny. Proteiny, které procházejí celou dvojvrstvou, se nazývají vnitřní proteiny, nebo transmembránové proteiny.

Bílkoviny tvoří přibližně polovinu hmoty buněčných membrán. Zatímco některé proteiny se mohou ve dvojvrstvě snadno pohybovat, jiné jsou na svém místě a potřebují pomoc, pokud se musí pohybovat.

Buňky potřebují způsob, jak do nich dostat potřebné molekuly. Potřebují také způsob, jak uvolnit určité materiály zpět. Uvolněné materiály mohou samozřejmě zahrnovat odpady, ale určité funkční proteiny musí být často vylučovány také mimo buňky. Fosfolipidová dvojvrstvá membrána udržuje tok molekul do buňky pomocí osmózy, pasivní doprava nebo aktivní doprava.

Vnější a vnitřní bílkoviny tomu pomáhají transportní biologie. Tyto proteiny mohou mít póry, aby umožňovaly difúzi, mohou fungovat jako receptory nebo enzymy pro biologické procesy, nebo mohou fungovat při imunitní odpovědi a buněčné signalizaci. Existují různé typy pasivního i aktivního přenosu, které hrají roli v pohybu molekul přes membrány.

V dopravní biologii pasivní doprava Termín "transport" označuje transport molekul přes buněčnou membránu, který nevyžaduje žádnou pomoc ani energii. Jedná se obvykle o malé molekuly, které mohou relativně volně proudit do buňky a ven z buňky. Mohou zahrnovat vodu, ionty a podobně.

Jedním z příkladů pasivní dopravy je difúze. K difúzi dochází, když určité materiály vstupují do buněčné membrány póry. Dobrým příkladem jsou základní molekuly, jako je kyslík a oxid uhličitý. Difúze obvykle vyžaduje koncentrační gradient, což znamená, že koncentrace mimo buněčnou membránu musí být odlišná od vnitřní.

Usnadněná přeprava vyžaduje pomoc prostřednictvím nosných proteinů. Nosné proteiny váží materiály potřebné pro transport na vazebných místech. Toto spojení způsobí změnu tvaru bílkovin. Jakmile jsou položky přes membránu, protein je uvolní.

Dalším typem pasivní dopravy je jednoduchá osmóza. To je u vody běžné. Molekuly vody narážejí na buněčnou membránu, vytvářejí tlak a vytvářejí „vodní potenciál“. Voda se bude pohybovat z vysokého na nízký vodní potenciál, aby se dostala do buňky.

Některé látky občas nemohou procházet buněčnou membránou jednoduše difúzí nebo pasivním transportem. Například přechod z nízké na vysokou koncentraci vyžaduje energii. Aby se to stalo, aktivní transport dochází pomocí nosných proteinů. Nosné proteiny zadržují vazebná místa, ke kterým se připojují potřebné látky, aby je bylo možné přesouvat přes membránu.

Větší molekuly, jako jsou cukry, některé ionty, jiné vysoce nabité materiály, aminokyseliny a škroby se nemohou bez pomoci unášet přes membrány. Transportní nebo nosné proteiny jsou vytvářeny podle konkrétních potřeb v závislosti na typu molekuly, která se musí pohybovat přes membránu. Receptorové proteiny také selektivně pracují na vazbě molekul a jejich vedení přes membrány.

Póry a proteiny nejsou jedinými pomůckami pro membránový transport. Organely tuto funkci také slouží mnoha způsoby. Organely jsou menší substruktury uvnitř buněk.

Organely mají různé tvary a plní různé funkce. Tyto organely tvoří to, co se nazývá endomembránový systém, a mají jedinečné formy transportu bílkovin.

U cytosy může velké množství materiálů procházet membránou vezikuly. Jedná se o kousky buněčné membrány, které mohou přesouvat předměty do buňky nebo ven (endocytóza nebo exocytóza). Proteiny jsou zabaleny endoplazmatickým retikulem do vezikul, aby se uvolnily mimo buňku. Dva příklady vezikulárních proteinů zahrnují inzulín a erytropoetin.

Endoplazmatické retikulum

The endoplazmatické retikulum (ER) je organela odpovědná za tvorbu jak membrán, tak jejich proteinů. Pomáhá také molekulární transport přes vlastní membránu. ER je zodpovědný za translokaci proteinů, což je pohyb proteinů v celé buňce. Některé proteiny mohou plně procházet membránou ER, pokud jsou rozpustné. Jedním z takových příkladů jsou sekreční proteiny.

U membránových proteinů však jejich povaha toho, že jsou součástí membránové dvojvrstvy, vyžaduje malou pomoc při pohybu. Membrána ER může používat signály nebo transmembránové segmenty jako způsob translokace těchto proteinů. Jedná se o jeden z typů pasivního transportu, který poskytuje směr pro cestu proteinů.

V případě proteinového komplexu známého jako Sec61, který funguje většinou jako kanál pórů, musí za účelem translokace spolupracovat s ribozomem.

Golgiho aparát

The Golgiho aparát je další zásadní organela. Dodává proteinům konečné specifické přísady, které jim dodávají složitost, například přidané sacharidy. K transportu molekul využívá vezikuly.

Vezikulární transport může nastat částečně díky potahovým proteinům a tyto proteiny pomáhají při pohybu vezikul mezi ER a Golgiho aparátem. Jedním příkladem obalového proteinu je klatrin.

Mitochondrie

Ve vnitřní membráně organel volal mitochondriemusí být použito mnoho proteinů, které pomáhají generovat energii pro buňku. Vnější membrána je naopak porézní pro průchod malých molekul.

Peroxisomy

Peroxisomy jsou druhem organel, které štěpí mastné kyseliny. Jak naznačuje jejich název, hrají také roli při odstraňování škodlivého peroxidu vodíku z buněk. Peroxisomy mohou také transportovat velké, složené proteiny.

Vědci teprve nedávno objevili obrovské póry, které to umožňují peroxisomům. Běžně nejsou proteiny transportovány v úplných, velkých, trojrozměrných stavech. Většinou jsou prostě příliš velké na to, aby prošly póry. Ale peroxizomy jsou v případě těchto obrovských pórů na úkolu. Proteiny musí nést určitý signál, aby je mohl peroxisom transportovat.

Díky různým metodám typů pasivního transportu je dopravní biologie fascinujícím předmětem studia. Získání znalostí o tom, jak lze materiály přesouvat přes buněčné membrány, může pomoci pochopit buněčné procesy.

Protože mnoho nemocí zahrnuje malformované, špatně složené nebo jinak nefunkční proteiny, je zřejmé, jak relevantní může být transport membrány. Transportní biologie také poskytuje neomezené příležitosti k objevování způsobů léčby nedostatků a nemocí a možná k výrobě nových léků pro léčbu.