Az eukarióta sejtek külső membránnal rendelkeznek, amely megvédi a sejt tartalmát. A külső membrán azonban félig áteresztő, és lehetővé teszi bizonyos anyagok bejutását.
Belül eukarióta sejtek, kisebb alstruktúrákat nevezünk sejtszervecskék saját membránokkal rendelkeznek. Sejtszervecskék számos különböző funkciót tölt be a sejtekben, beleértve a molekulák mozgatását a sejtmembránon vagy az organelle membránjain keresztül.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A molekulák transzportfehérjék útján diffundálhatnak a membránokon, vagy más fehérjék segíthetik őket az aktív transzportban. Az olyan organellumok, mint az endoplazmatikus retikulum, a Golgi-készülék, a mitokondrium és a peroxiszómák, mind szerepet játszanak a membrántranszportban.
Sejtmembrán jellemzői
Az eukarióta sejt membránját gyakran a plazma membrán. A plazmamembrán a foszfolipid kétrétegű, és áteresztő néhány molekulára, de nem mindegyikre.
A foszfolipid a kétrétegű glicerin és zsírsavak kombinációja foszfátcsoporttal. Ezekből származnak azok a glicerin-foszfolipidek, amelyek általában a legtöbb sejtmembrán kétrétegét alkotják.
A foszfolipid kétrétegű vízszerető (hidrofil) tulajdonságokkal rendelkezik a külsején, és víztaszító (hidrofób) tulajdonságokkal rendelkezik a belső részén. A hidrofil részek a sejt külsejére és annak belsejére néznek, és interaktívak, és vonzódnak a vízhez ezekben a környezetekben.
Keresztül a sejt membrán, a pórusok és a fehérjék segítenek meghatározni, hogy mi jut be vagy lép ki a sejtbe. A sejtmembránban található különféle fehérjék közül néhány csak a foszfolipid kétréteg egy részére terjed ki. Ezeket külső fehérjéknek nevezzük. A teljes kétréteget keresztező fehérjéket belső fehérjéknek nevezzük, ill transzmembrán fehérjék.
A fehérjék a sejtmembránok tömegének körülbelül felét teszik ki. Míg egyes fehérjék könnyen mozoghatnak a kétrétegben, mások a helyükön vannak rögzítve, és segítségre van szükségük, ha mozogniuk kell.
Közlekedési biológiai tények
A sejteknek szükségük van arra, hogy a szükséges molekulákat bejuttassák beléjük. Szükségük van arra is, hogy bizonyos anyagokat újra ki lehessen adni. A felszabaduló anyagok természetesen tartalmazhatnak hulladékokat is, de gyakran bizonyos funkcionális fehérjéket a sejteken kívül is ki kell választani. A foszfolipid kétrétegű membrán a molekulák áramlását tartja fenn a sejtben ozmózis révén, passzív vagy aktív szállítás.
A külső és belső fehérjék segítenek ebben transzportbiológia. Ezeknek a fehérjéknek lehetnek pórusai a diffúzió lehetővé tétele érdekében, receptorokként vagy enzimekként működhetnek a biológiai folyamatokhoz, vagy működhetnek immunválaszban és sejtszignalizációban. Különböző típusú passzív, valamint aktív transzport létezik, amelyek szerepet játszanak a molekulák membránokon keresztüli mozgásában.
A passzív szállítás típusai
A közlekedésbiológiában passzív szállítás olyan molekulák transzportjára utal a sejtmembránon keresztül, amelyek nem igényelnek semmilyen segítséget vagy energiát. Ezek tipikusan kismolekulák, amelyek viszonylag szabadon képesek egyszerűen beáramlani a sejtbe és ki. Ezek tartalmazhatnak vizet, ionokat és hasonlókat.
A passzív szállítás egyik példája diffúzió. Diffúzió akkor következik be, amikor bizonyos anyagok pórusokon keresztül jutnak be a sejtmembránba. Az alapvető molekulák, mint például az oxigén és a szén-dioxid, jó példák. A diffúzióhoz általában koncentrációgradiensre van szükség, vagyis a sejtmembránon kívüli koncentrációnak különböznie kell a belsejétől.
Könnyített szállítás segítséget igényel a hordozófehérjék révén. A hordozófehérjék megkötik a kötés helyén történő szállításhoz szükséges anyagokat. Ez az összekapcsolás megváltoztatja a fehérje alakját. Miután az elemeket átsegítik a membránon, a fehérje felszabadítja őket.
A passzív szállítás másik típusa egyszerű ozmózis. Ez gyakori a vízzel. A vízmolekulák megütnek egy sejtmembránt, nyomást keltve és felépítve a „vízpotenciált”. A víz a magas vízpotenciálról az alacsony vízpotenciálra fog kerülni a sejtbe.
Aktív membránszállítás
Előfordul, hogy bizonyos anyagok diffúzióval vagy passzív transzporttal nem léphetnek át a sejtmembránon. Például az alacsony koncentrációból a magas koncentrációba történő áttérés energiát igényel. Ennek megvalósításához aktiv szállitás hordozófehérjék segítségével történik. A hordozófehérjék olyan kötőhelyeket tartanak, amelyekhez a szükséges anyagok kapcsolódnak, hogy a membránon keresztül mozoghassanak.
Nagyobb molekulák, például cukrok, egyes ionok, más erősen töltött anyagok, aminosavak és a keményítők nem sodródhatnak a membránokon segítség nélkül. A transzport vagy hordozó fehérjék speciális igényekre épülnek, a molekula típusától függően, amelynek át kell mozognia a membránon. A receptor fehérjék szelektíven működnek a molekulák megkötésében és a membránokon keresztül történő vezetésében is.
Organellák részt vesznek a membránszállításban
Nem csak a pórusok és a fehérjék segítik a membrán transzportját. Sejtszervecskék ezt a funkciót is számos módon szolgálja. Az organellák a sejtek belsejében lévő kisebb alstruktúrák.
Az organellák alakja változatos és különböző funkciókat látnak el. Ezek az organellumok alkotják az úgynevezett endomembrán rendszert, és egyedülálló fehérjeszállítási formákkal rendelkeznek.
Citózisban nagy mennyiségű anyag képes átjutni a membránon keresztül vezikulák. Ezek a sejtmembrán bitjei, amelyek mozgathatják az elemeket a sejtbe vagy ki (endocitózis vagy exocitózis). A fehérjéket az endoplazmatikus retikulum vezikulákba csomagolja, hogy a sejten kívül szabaduljanak fel. A vezikuláris fehérjék két példája az inzulin és az eritropoietin.
Endoplazmatikus retikulum
A endoplazmatikus retikulum (ER) a membránok és azok fehérjéinek előállításáért felelős organella. A saját membránján keresztül is segíti a molekuláris transzportot. Az ER felelős a fehérje transzlokációjáért, amely a fehérjék mozgása az egész sejtben. Néhány fehérje teljes mértékben átjuthat az ER membránon, ha oldható. A szekréciós fehérjék egy ilyen példa.
A membránfehérjék esetében azonban egyfajta segítségre van szükségük a membrán kétrétegének részeként a mozgáshoz. Az ER membrán szignálokat vagy transzmembrán szegmenseket használhat e fehérjék transzlokációjának módjaként. Ez a passzív transzport egyik típusa, amely irányt ad a fehérjék utazásához.
A Sec61 néven ismert fehérjekomplexum esetében, amely többnyire póruscsatornaként funkcionál, transzlokáció céljából partnerségben kell állnia egy riboszómával.
Golgi készülék
A Golgi-készülék egy másik döntő organelle. Végső, specifikus adalékokat ad a fehérjéknek, amelyek komplexitást kölcsönöznek nekik, például hozzáadott szénhidrátokat. A vezikulák segítségével molekulákat szállít.
A vezikuláris transzport részben a bevonó fehérjék miatt következhet be, és ezek a fehérjék elősegítik a vezikulák mozgását az ER és a Golgi készülék között. A kabátfehérje egyik példája a klatrrin.
Mitokondria
Az organellák belső membránjában ún mitokondrium, számos fehérjét kell felhasználni a sejt energiatermelésének elősegítésére. A külső membrán ezzel szemben porózus a kis molekulák áthaladásához.
Peroxiszómák
Peroxiszómák egyfajta organelle, amely lebontja a zsírsavakat. Ahogy a nevük is mutatja, szerepet játszanak a káros hidrogén-peroxid sejtekből történő eltávolításában is. A peroxiszómák nagy, hajtogatott fehérjéket is szállíthatnak.
A kutatók csak nemrég fedezték fel azokat a hatalmas pórusokat, amelyek lehetővé teszik a peroxiszómák számára ezt. A fehérjéket általában nem teljes, nagy, háromdimenziós állapotukban szállítják. Az idő nagy részében egyszerűen túl nagyok ahhoz, hogy áthaladjanak egy póruson. De ezeknek az óriási pórusoknak a peroxiszómák megfelelnek a feladatnak. A fehérjéknek egy adott jelet kell hordozniuk ahhoz, hogy egy peroxiszóma szállítsa őket.
A passzív transzport típusainak különféle módszerei a közlekedésbiológiát érdekes tanulmányi tárgygá teszik. Az anyagok sejtmembránokon keresztüli mozgatásának ismerete elősegítheti a sejtes folyamatok megértését.
Mivel sok betegség rosszul formált, rosszul hajtogatott vagy másképpen nem működő fehérjékkel jár, világossá válik, hogy mennyire releváns lehet a membrán transzport. A közlekedési biológia korlátlan lehetőségeket kínál a hiányosságok és betegségek kezelésének felfedezésére, és talán új gyógyszerek előállítására is.