Eukariotinės ląstelės turi išorinę membraną, kuri apsaugo ląstelės turinį. Tačiau išorinė membrana yra pusiau pralaidi ir leidžia tam tikroms medžiagoms patekti į ją.
Viduje eukariotinės ląstelės, vadinamos mažesnės posistemės organelės turi savo membranas. Organelės atlieka keletą skirtingų funkcijų ląstelėse, įskaitant judančias molekules per ląstelės membraną arba per organelės membranas.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Molekulės gali difunduoti per membranas per transportinius baltymus, arba jas gali padėti aktyviai pernešti kiti baltymai. Organelės, tokios kaip endoplazminis tinklas, Golgi aparatas, mitochondrijos ir peroksisomos, atlieka svarbų vaidmenį perduodant membranas.
Ląstelių membranos charakteristikos
Eukariotinės ląstelės membrana dažnai vadinama a plazmos membrana. Plazmos membrana susideda iš fosfolipidinis dvisluoksnis, ir yra laidus kai kurioms molekulėms, bet ne visoms.
Komponentai fosfolipidas dvigubas sluoksnis apima glicerolio ir riebalų rūgščių derinį su fosfatų grupe. Iš jų gaunami glicerofosfolipidai, kurie paprastai sudaro daugumos ląstelių membranų dvigubą sluoksnį.
Dvigubas fosfolipidinis sluoksnis turi vandens mylėtojų (hidrofilinių) savybių, o vandenį atstumiančių (hidrofobinių) savybių. Hidrofilinės dalys nukreiptos į ląstelės išorę, taip pat į jos vidų, ir yra interaktyvios, o šiose aplinkose jas traukia vanduo.
Per ląstelės membrana, poros ir baltymai padeda nustatyti, kas patenka į ląstelę arba išeina iš jos. Iš įvairių baltymų, randamų ląstelių membranoje, kai kurie iš jų patenka tik į fosfolipidinio dvigubo sluoksnio dalį. Tai vadinama išoriniais baltymais. Baltymai, kertantys visą dvisluoksnį sluoksnį, vadinami vidiniais baltymais arba transmembraniniai baltymai.
Baltymai sudaro apie pusę ląstelių membranų masės. Kai kurie baltymai gali lengvai judėti dvisluoksnyje sluoksnyje, kiti yra užrakinti savo vietoje ir jiems reikia pagalbos, jei jie turi judėti.
Transporto biologijos faktai
Ląstelėms reikalingas būdas patekti į jas reikalingoms molekulėms. Jiems taip pat reikia būdų vėl išleisti tam tikras medžiagas. Išleistose medžiagose, žinoma, gali būti atliekų, tačiau dažnai tam tikri funkciniai baltymai turi būti išskiriami ir už ląstelių ribų. Fosfolipidinė dvigubo sluoksnio membrana palaiko molekulių srautą į ląstelę osmoso būdu, pasyvus arba aktyvus transportas.
Išoriniai ir vidiniai baltymai padeda tai padaryti transporto biologija. Šie baltymai gali turėti poras, kad būtų galima difuzija, jie gali veikti kaip receptoriai ar fermentai biologiniams procesams, arba jie gali veikti imuniniame atsake ir ląstelių signalizacijoje. Yra įvairių rūšių pasyvus transportas, taip pat aktyvus transportas, kuris vaidina svarbų vaidmenį judant molekulėms per membranas.
Pasyvaus transporto rūšys
Transporto biologijoje pasyvus transportas reiškia molekulių pernešimą per ląstelės membraną, kuriai nereikia jokios pagalbos ar energijos. Paprastai tai yra mažos molekulės, kurios tiesiog gali laisvai tekėti į ląstelę ir iš jos. Jie gali apimti vandenį, jonus ir panašiai.
Vienas iš pasyvaus transporto pavyzdžių yra difuzija. Difuzija įvyksta, kai tam tikros medžiagos per poras patenka į ląstelės membraną. Tokios svarbios molekulės kaip deguonis ir anglies dioksidas yra geri pavyzdžiai. Paprastai difuzijai reikalingas koncentracijos gradientas, o tai reiškia, kad koncentracija už ląstelės membranos turi skirtis nuo vidaus.
Palengvintas transportas reikia pagalbos per baltymų nešiklius. Baltymų nešiotojai suriša medžiagas, reikalingas transportavimui jungimosi vietose. Dėl šio sujungimo baltymai keičia formą. Kai daiktai yra padedami per membraną, baltymai juos išskiria.
Kita pasyvaus transporto rūšis yra paprasta osmosas. Tai būdinga vandeniui. Vandens molekulės smogia ląstelės membranai, sukuria slėgį ir kaupia „vandens potencialą“. Vanduo pereis iš didelio į mažą vandens potencialą, kad patektų į ląstelę.
Aktyvus membraninis transportas
Kartais tam tikros medžiagos negali kirsti ląstelės membranos tiesiog difuzijos ar pasyvaus transportavimo būdu. Pavyzdžiui, norint pereiti nuo mažos iki didelės koncentracijos reikia energijos. Kad tai įvyktų, aktyvus transportas įvyksta nešėjų baltymų pagalba. Baltymų nešiotojai turi jungimosi vietas, prie kurių prisijungia būtinos medžiagos, kad jas būtų galima perkelti per membraną.
Didesnės molekulės, tokios kaip cukrus, kai kurie jonai, kitos labai įkrautos medžiagos, amino rūgštys krakmolai be pagalbos negali dreifuoti per membranas. Transportiniai arba nešimo baltymai yra kuriami pagal specifinius poreikius, atsižvelgiant į molekulės, kuri turi judėti per membraną, tipą. Receptoriniai baltymai taip pat selektyviai veikia surišdami molekules ir nukreipdami jas per membranas.
Organelės dalyvauja membraniniame transporte
Poros ir baltymai nėra vienintelės membranos pernašos priemonės. Organelės taip pat atlieka šią funkciją įvairiais būdais. Organelės yra mažesnės dalelių struktūros ląstelių viduje.
Organelės yra įvairių formų ir atlieka skirtingas funkcijas. Šie organeliai sudaro vadinamąją endomembraninę sistemą ir turi unikalias baltymų pernašos formas.
Esant citozei, didelis kiekis medžiagų gali prasiskverbti per membraną pūslelės. Tai yra ląstelės membranos bitai, galintys perkelti daiktus į ląstelę arba iš jos (atitinkamai endocitozė arba egzocitozė). Baltymus endoplazminis tinklas supakuoja į pūsleles, kurios išsiskiria už ląstelės ribų. Du vezikulinių baltymų pavyzdžiai yra insulinas ir eritropoetinas.
Endoplazminis Tinklelis
The endoplazminis tinklas (ER) yra organelė, atsakinga už tiek membranų, tiek jų baltymų gamybą. Tai taip pat padeda molekuliniam pernešimui per savo membraną. ER yra atsakinga už baltymų translokaciją, tai yra baltymų judėjimą visoje ląstelėje. Kai kurie baltymai gali visiškai pereiti ER membraną, jei jie yra tirpūs. Sekreciniai baltymai yra vienas iš tokių pavyzdžių.
Tačiau norint, kad membraniniai baltymai būtų membranos dvigubo sluoksnio dalis, reikia šiek tiek padėti judėti. ER membrana gali naudoti signalus arba transmembraninius segmentus kaip būdą perkelti šiuos baltymus. Tai yra viena iš pasyvaus transporto rūšių, kuri nurodo baltymų keliavimo kryptį.
Baltymų komplekso, vadinamo Sec61, atveju, kuris dažniausiai veikia kaip porų kanalas, translokacijos tikslais jis turi bendradarbiauti su ribosoma.
Goldžio kompleksas
The Goldžio kompleksas yra dar viena svarbi organelė. Tai suteikia baltymams galutinius, specifinius priedus, kurie suteikia jiems sudėtingumo, pavyzdžiui, pridėtus angliavandenius. Jis naudoja pūsleles molekulėms pernešti.
Vezikulinis transportas iš dalies gali atsirasti dėl baltymų dengimo, ir šie baltymai padeda pūslelėms judėti tarp ER ir Golgi aparato. Vienas iš kailio baltymų pavyzdžių yra klatrinas.
Mitochondrijos
Vidinėje organelių membranoje vadinamas mitochondrijos, ląstelių energijai gaminti reikia naudoti daug baltymų. Išorinė membrana, priešingai, yra akyta, kad galėtų praeiti mažos molekulės.
Peroksisomos
Peroksisomos yra tam tikros rūšies organelės, skaidančios riebalų rūgštis. Kaip rodo jų pavadinimas, jie taip pat vaidina svarbų vaidmenį pašalinant kenksmingą vandenilio peroksidą iš ląstelių. Peroksisomos taip pat gali pernešti didelius, sulankstytus baltymus.
Tyrėjai tik neseniai atrado didžiules poras, leidžiančias tai padaryti peroksisomoms. Paprastai baltymai nėra gabenami pilnomis, didelėmis, trimatėmis būsenomis. Didžiąją laiko dalį jie tiesiog yra per dideli, kad galėtų praeiti pro porą. Tačiau šių milžiniškų porų atveju peroksisomos yra užduotis. Baltymai turi perduoti tam tikrą signalą, kad peroksisoma juos transportuotų.
Įvairūs pasyvaus transporto tipų metodai daro transporto biologiją patrauklia studijų tema. Žinios apie tai, kaip medžiagos gali būti perkeliamos per ląstelių membranas, gali padėti suprasti ląstelių procesus.
Kadangi daugelis ligų apima netinkamai susiformavusius, blogai sulankstytus ar kitaip neveikiančius baltymus, tampa aišku, koks tinkamas gali būti membranos pernaša. Transporto biologija taip pat suteikia neribotas galimybes atrasti trūkumų ir ligų gydymo būdus ir galbūt pasigaminti naujų vaistų.