Mitkä organellit auttavat molekyylejä diffundoitumaan kalvon läpi kuljetusproteiinien kautta?

Eukaryoottisoluilla on ulkokalvo, joka suojaa solun sisältöä. Ulkokalvo on kuitenkin puoliläpäisevä ja sallii tiettyjen materiaalien pääsyn siihen.

Sisällä eukaryoottiset solut, pienempiä alarakenteita kutsutaan organellit omat kalvot. Organellit palvelevat useita eri toimintoja soluissa, mukaan lukien liikkuvat molekyylit solukalvon tai organellin kalvojen läpi.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Molekyylit voivat diffundoitua kalvojen yli kuljetusproteiinien kautta tai muut proteiinit voivat auttaa niitä aktiivisessa kuljetuksessa. Organellit, kuten endoplasmainen verkkokalvo, Golgi-laite, mitokondriot ja peroksisomit, ovat kaikki tärkeitä membraanikuljetuksissa.

Eukaryoottisen solun membraania kutsutaan usein nimellä plasmakalvo. Plasmakalvo koostuu a fosfolipidikaksoiskerros, ja on läpäisevä joillekin molekyyleille, mutta ei kaikille.

Komponentit fosfolipidi kaksikerroksinen sisältää glyserolin ja rasvahappojen yhdistelmän fosfaattiryhmän kanssa. Nämä tuottavat glyserofosfolipidit, jotka yleensä muodostavat useimpien solukalvojen kaksoiskerroksen.

Fosfolipidikaksoiskerroksella on vettä rakastavia (hydrofiilisiä) ominaisuuksia sen ulkopinnalla ja vettä hylkiviä (hydrofobisia) ominaisuuksia sen sisäpuolella. Hydrofiiliset osat osoittavat solun ulkopintaa ja sen sisäpuolta, ja ovat molemmat vuorovaikutteisia ja vetävät veteen näissä ympäristöissä.

Läpi solukalvo, huokoset ja proteiinit auttavat määrittämään, mikä soluun tulee tai poistuu solusta. Solukalvossa esiintyvistä erilaisista proteiineista jotkut ulottuvat vain osaan fosfolipidikaksoiskerrosta. Näitä kutsutaan ulkoisiksi proteiineiksi. Proteiineja, jotka ylittävät koko kaksikerroksen, kutsutaan sisäisiksi proteiineiksi tai kalvojen läpäisevät proteiinit.

Proteiinit muodostavat noin puolet solukalvojen massasta. Vaikka jotkut proteiinit voivat liikkua helposti kaksikerroksessa, toiset ovat lukittu paikoilleen ja tarvitsevat apua, jos heidän täytyy liikkua.

Solut tarvitsevat tavan saada tarvittavat molekyylit niihin. He tarvitsevat myös tapaa vapauttaa tietyt materiaalit takaisin ulos. Vapautuneet materiaalit voivat tietysti sisältää jätteitä, mutta usein tiettyjä funktionaalisia proteiineja täytyy erittää myös solujen ulkopuolella. Fosfolipidikaksoiskalvo ylläpitää molekyylivirtausta soluun osmoosin avulla, passiivinen kuljetus tai aktiivinen kuljetus.

Ulkoiset ja sisäiset proteiinit auttavat tässä kuljetusbiologia. Näillä proteiineilla voi olla huokosia diffuusion mahdollistamiseksi, ne voivat toimia reseptoreina tai entsyymeinä biologisissa prosesseissa tai ne voivat toimia immuunivasteissa ja solujen signaloinnissa. On olemassa erityyppisiä passiivisia kuljetuksia sekä aktiivisia kuljetuksia, joilla on merkitystä molekyylien liikkeessä kalvojen läpi.

Liikennebiologiassa passiivinen kuljetus Termi "molekyyli" viittaa molekyylien kulkeutumiseen solukalvon läpi, joka ei vaadi apua tai energiaa. Nämä ovat tyypillisesti pieniä molekyylejä, jotka voivat yksinkertaisesti virrata soluun ja ulos solusta, suhteellisen vapaasti. Ne voivat sisältää vettä, ioneja ja vastaavia.

Yksi esimerkki passiivisesta liikenteestä on diffuusio. Diffuusio tapahtuu, kun tietyt materiaalit pääsevät solukalvoon huokosten kautta. Välttämättömät molekyylit, kuten happi ja hiilidioksidi, ovat hyviä esimerkkejä. Diffuusio vaatii tyypillisesti pitoisuusgradientin, eli solukalvon ulkopuolella olevan pitoisuuden on oltava erilainen sisäpuolelta.

Helpotettu kuljetus vaatii apua kantajaproteiinien kautta. Kantajaproteiinit sitovat kuljetukseen tarvittavia materiaaleja sitoutumispaikoissa. Tämä liittyminen saa proteiinin muuttamaan muotoa. Kun esineitä on autettu kalvon läpi, proteiini vapauttaa ne.

Toinen passiivisen kuljetuksen tyyppi on yksinkertainen osmoosi. Tämä on yleistä veden kanssa. Vesimolekyylit iskeytyvät solukalvoon aiheuttaen paineita ja keräten "vesipotentiaalia". Vesi siirtyy suuresta vesipotentiaalista matalaan päästäkseen soluun.

Toisinaan tietyt aineet eivät pääse solukalvon läpi yksinkertaisesti diffuusion tai passiivisen kuljetuksen kautta. Esimerkiksi siirtyminen matalasta korkeaan pitoisuuteen vaatii energiaa. Jotta tämä tapahtuisi, aktiivinen liikenne tapahtuu kantajaproteiinien avulla. Kantajaproteiineilla on sitoutumiskohtia, joihin tarvittavat aineet kiinnittyvät, jotta niitä voidaan siirtää kalvon läpi.

Suuremmat molekyylit, kuten sokerit, jotkut ionit, muut erittäin varautuneet materiaalit, aminohappoja ja tärkkelykset eivät voi ajautua membraanien läpi ilman apua. Kuljetus- tai kantajaproteiinit rakennetaan erityistarpeisiin riippuen molekyylin tyypistä, jonka täytyy liikkua kalvon yli. Reseptoriproteiinit toimivat myös valikoivasti sitoutumaan molekyyleihin ja ohjaamaan niitä kalvojen läpi.

Huokoset ja proteiinit eivät ole ainoat kalvonsiirron apuvälineet. Organellit palvelevat myös tätä toimintoa monin tavoin. Organellit ovat pienempiä alarakenteita solujen sisällä.

Organellien muodot ovat erilaiset ja ne suorittavat erilaisia ​​toimintoja. Nämä organellit muodostavat niin sanotun endomembraanijärjestelmän, ja niillä on ainutlaatuiset proteiinikuljetuksen muodot.

Sytoosissa suuret määrät materiaaleja voi kulkea kalvon läpi rakkulat. Nämä ovat solukalvon paloja, jotka voivat siirtää esineitä soluun tai ulos (vastaavasti endosytoosi tai eksosytoosi). Proteiinit pakataan endoplasmisen retikulumin avulla rakkuloihin, jotka vapautuvat solun ulkopuolelle. Kaksi esimerkkiä vesikulaariproteiineista ovat insuliini ja erytropoietiini.

Endoplasminen verkkokalvo

endoplasmaattinen verkkokalvo (ER) on organelli, joka on vastuussa sekä kalvojen että niiden proteiinien valmistamisesta. Se auttaa myös molekyylikuljetusta oman kalvonsa läpi. ER on vastuussa proteiinien translokaatiosta, joka on proteiinien liike koko solussa. Jotkut proteiinit voivat läpäistä ER-kalvon kokonaan, jos ne ovat liukoisia. Erittyvät proteiinit ovat yksi tällainen esimerkki.

Membraaniproteiineille niiden luonne olla osa kalvon kaksikerrosta vaatii kuitenkin vähän apua liikkumiseen. ER-kalvo voi käyttää signaaleja tai transmembraanisegmenttejä keinona siirtää nämä proteiinit. Tämä on yksi passiivisen kuljetuksen tyypeistä, joka antaa suunnan proteiinien kulkemiseen.

Sec61-proteiinikompleksin tapauksessa, joka toimii lähinnä huokoskanavana, sen on tehtävä yhteistyötä ribosomin kanssa translokaatiota varten.

Golgin laite

Golgin laite on toinen tärkeä organelli. Se antaa proteiineille lopullisia, spesifisiä lisäyksiä, jotka antavat niille monimutkaisuuden, kuten lisättyjä hiilihydraatteja. Se käyttää rakkuloita molekyylien kuljettamiseen.

Vesikulaarinen kuljetus voi tapahtua osittain päällystysproteiinien ansiosta, ja nämä proteiinit auttavat rakkuloiden liikkumista ER: n ja Golgi-laitteen välillä. Yksi esimerkki takkiproteiinista on klatrriini.

Mitokondrioita

Organellien sisäkalvossa kutsutaan mitokondrioita, lukuisia proteiineja on käytettävä auttamaan solun energiantuotannossa. Ulkokalvo sitä vastoin on huokoinen pienten molekyylien läpäisemiseksi.

Peroksisomit

Peroksisomit ovat eräänlainen organelli, joka hajottaa rasvahappoja. Kuten nimestään käy ilmi, niillä on myös rooli haitallisen vetyperoksidin poistamisessa soluista. Peroksisomit voivat myös kuljettaa suuria, taitettuja proteiineja.

Tutkijat löysivät vasta äskettäin valtavat huokoset, jotka sallivat peroksisomien tehdä tämän. Tavallisesti proteiineja ei kuljeteta niiden täysissä, suurissa, kolmiulotteisissa tiloissa. Suurimman osan ajasta ne ovat yksinkertaisesti liian suuria läpäisemään huokosia. Mutta peroksisomit ovat tehtävänsä mukaisia ​​näiden jättimäisten huokosien tapauksessa. Proteiineilla on oltava tietty signaali, jotta peroksisomi kuljettaa niitä.

Passiivisen liikenteen eri tyyppiset menetelmät tekevät kuljetusbiologiasta kiehtovan tutkittavan aiheen. Tietojen hankkiminen siitä, miten materiaaleja voidaan siirtää solukalvojen läpi, voi auttaa ymmärtämään soluprosesseja.

Koska monissa sairauksissa esiintyy epämuodostuneita, huonosti taitettuja tai muuten toimintahäiriöitä sisältäviä proteiineja, käy selväksi, kuinka relevantti kalvonsiirto voi olla. Kuljetusbiologia tarjoaa myös rajattomat mahdollisuudet löytää tapoja puutteiden ja sairauksien hoitamiseen ja ehkä tehdä uusia lääkkeitä hoitoon.