Welke organellen helpen moleculen te diffunderen over een membraan via transporteiwitten?

Eukaryotische cellen hebben een buitenmembraan dat de inhoud van een cel beschermt. Het buitenmembraan is echter semi-permeabel en laat bepaalde materialen binnen.

Binnen eukaryotische cellen, kleinere onderstructuren genaamd organellen hebben hun eigen membranen. organellen hebben verschillende functies in cellen, waaronder het verplaatsen van moleculen over het celmembraan of door de membranen van de organel.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Moleculen kunnen via transporteiwitten door membranen diffunderen, of ze kunnen bij actief transport worden geholpen door andere eiwitten. Organellen zoals het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat, mitochondriën en peroxisomen spelen allemaal een rol bij membraantransport.

Het membraan van een eukaryote cel wordt vaak aangeduid als a plasma membraan. Het plasmamembraan bestaat uit a fosfolipide dubbellaag, en is doorlaatbaar voor sommige moleculen, maar niet voor alle.

Onderdelen van de fosfolipide dubbellaag omvat een combinatie van glycerol en vetzuren met een fosfaatgroep. Deze leveren de glycerofosfolipiden op die in het algemeen de dubbellaag van de meeste celmembranen vormen.

De fosfolipide dubbellaag bezit waterminnende (hydrofiele) eigenschappen aan de buitenkant en waterafstotende (hydrofobe) eigenschappen aan de binnenkant. De hydrofiele delen zijn zowel naar de buitenkant van de cel als naar de binnenkant gericht, en zijn zowel interactief als aangetrokken door het water in deze omgevingen.

Door de celmembraan, poriën en eiwitten helpen bepalen wat de cel binnenkomt of verlaat. Van de verschillende soorten eiwitten die in het celmembraan worden aangetroffen, strekken sommige zich slechts uit tot een deel van de fosfolipidedubbellaag. Dit worden extrinsieke eiwitten genoemd. De eiwitten die de hele dubbellaag doorkruisen, worden intrinsieke eiwitten genoemd, of transmembraan eiwitten.

Eiwitten vormen ongeveer de helft van de massa van celmembranen. Terwijl sommige eiwitten gemakkelijk in de dubbellaag kunnen bewegen, zitten andere op hun plaats en hebben ze hulp nodig als ze moeten bewegen.

Cellen hebben een manier nodig om de noodzakelijke moleculen erin te krijgen. Ze hebben ook een manier nodig om bepaalde materialen weer vrij te geven. Vrijgekomen materialen kunnen natuurlijk afvalstoffen bevatten, maar vaak moeten bepaalde functionele eiwitten ook buiten cellen worden uitgescheiden. Het fosfolipide dubbellaagse membraan houdt een stroom van moleculen in de cel, door middel van osmose, passief transport of actief transport.

De extrinsieke en intrinsieke eiwitten helpen hierbij transport biologie. Deze eiwitten kunnen poriën hebben om diffusie mogelijk te maken, ze kunnen werken als receptoren of enzymen voor biologische processen, of ze kunnen werken bij immuunresponsen en cellulaire signalering. Er zijn verschillende soorten passief transport en actief transport die een rol spelen bij de beweging van moleculen door membranen.

In de transportbiologie passief transport verwijst naar het transport van moleculen door het celmembraan dat geen hulp of energie vereist. Dit zijn meestal kleine moleculen die relatief vrij eenvoudig in en uit de cel kunnen stromen. Ze kunnen water, ionen en dergelijke bevatten.

Een voorbeeld van passief transport is: diffusie. Diffusie treedt op wanneer bepaalde materialen via poriën het celmembraan binnendringen. Essentiële moleculen zoals zuurstof en koolstofdioxide zijn goede voorbeelden. Diffusie vereist typisch een concentratiegradiënt, wat betekent dat de concentratie buiten het celmembraan anders moet zijn dan binnenin.

Gefaciliteerd vervoer hulp nodig via dragereiwitten. Dragereiwitten binden de materialen die nodig zijn voor transport op bindingsplaatsen. Door deze samenvoeging verandert het eiwit van vorm. Zodra de items door het membraan zijn geholpen, laat het eiwit ze vrij.

Een ander type passief transport is via simple osmose. Dit is gebruikelijk bij water. Watermoleculen raken een celmembraan, creëren druk en bouwen 'waterpotentieel' op. Water zal van hoog naar laag waterpotentieel de cel binnenkomen.

Soms kunnen bepaalde stoffen door diffusie of passief transport een celmembraan niet passeren. Het verplaatsen van bijvoorbeeld een lage naar een hoge concentratie kost energie. Om dit te laten gebeuren, actief transport gebeurt met behulp van dragereiwitten. Dragereiwitten houden bindingsplaatsen vast waaraan de noodzakelijke stoffen zich hechten, zodat ze over het membraan kunnen worden verplaatst.

Grotere moleculen zoals suikers, sommige ionen, andere sterk geladen materialen, aminozuren en zetmelen kunnen niet zonder hulp over de membranen drijven. Transport- of dragereiwitten worden gebouwd volgens specifieke behoeften, afhankelijk van het type molecuul dat over een membraan moet bewegen. Receptoreiwitten werken ook selectief om moleculen te binden en ze door membranen te leiden.

Poriën en eiwitten zijn niet de enige hulpmiddelen voor membraantransport. organellen vervult deze functie ook op een aantal manieren. Organellen zijn kleinere substructuren in cellen.

Organellen hebben verschillende vormen en vervullen verschillende functies. Deze organellen vormen het zogenaamde endomembraansysteem en bezitten unieke vormen van eiwittransport.

Bij cytose kunnen grote hoeveelheden materialen een membraan passeren via blaasjes. Dit zijn stukjes celmembraan die items de cel in of uit kunnen verplaatsen (respectievelijk endocytose of exocytose). Eiwitten worden door het endoplasmatisch reticulum verpakt in blaasjes om buiten de cel te worden vrijgegeven. Twee voorbeelden van vesiculaire eiwitten zijn insuline en erytropoëtine.

Endoplasmatisch reticulum

De endoplasmatisch reticulum (ER) is een organel dat verantwoordelijk is voor het maken van zowel membranen als hun eiwitten. Het helpt ook moleculair transport door zijn eigen membraan. Het ER is verantwoordelijk voor eiwittranslocatie, de beweging van eiwitten door de cel. Sommige eiwitten kunnen het ER-membraan volledig passeren als ze oplosbaar zijn. Secretoire eiwitten zijn zo'n voorbeeld.

Voor membraaneiwitten vereist hun aard om deel uit te maken van de dubbellaag van het membraan echter een beetje hulp om te bewegen. Het ER-membraan kan signalen of transmembraansegmenten gebruiken om deze eiwitten te verplaatsen. Dit is een van de soorten passief transport die de eiwitten een richting geeft om naartoe te reizen.

In het geval van het eiwitcomplex dat bekend staat als Sec61, dat meestal als poriekanaal fungeert, moet het samenwerken met een ribosoom voor translocatie.

Golgi-apparaat

De Golgi-apparaat is een ander cruciaal organel. Het geeft eiwitten definitieve, specifieke toevoegingen die ze complexiteit geven, zoals toegevoegde koolhydraten. Het gebruikt blaasjes om moleculen te transporteren.

Vesiculair transport kan gedeeltelijk plaatsvinden door coating-eiwitten, en deze eiwitten helpen bij de beweging van de blaasjes tussen het ER en het Golgi-apparaat. Een voorbeeld van een vachteiwit is clathrine.

mitochondriën

In het binnenste membraan van de organellen genaamd mitochondriën, moeten talrijke eiwitten worden gebruikt om te helpen bij het genereren van energie voor de cel. Het buitenmembraan daarentegen is poreus voor kleine moleculen om door te gaan.

peroxisomen

peroxisomen zijn een soort organel die vetzuren afbreekt. Zoals hun naam al aangeeft, spelen ze ook een rol bij het verwijderen van schadelijk waterstofperoxide uit cellen. Peroxisomen kunnen ook grote, gevouwen eiwitten transporteren.

Onderzoekers ontdekten pas onlangs de immense poriën waardoor peroxisomen dit kunnen doen. Gewoonlijk worden eiwitten niet in hun volledige, grote, driedimensionale toestand getransporteerd. Meestal zijn ze gewoon te groot om door een porie te gaan. Maar in het geval van deze gigantische poriën zijn peroxisomen aan het werk. Eiwitten moeten een bepaald signaal dragen zodat een peroxisoom ze kan transporteren.

De diverse methoden van soorten passief transport maken transportbiologie een fascinerend onderwerp voor studie. Kennis opdoen over hoe materialen door celmembranen kunnen worden verplaatst, kan helpen bij het begrijpen van cellulaire processen.

Omdat bij veel ziekten misvormde, slecht gevouwen of anderszins disfunctionele eiwitten betrokken zijn, wordt duidelijk hoe relevant membraantransport kan zijn. Transportbiologie biedt ook onbeperkte mogelijkheden om manieren te ontdekken om tekortkomingen en ziekten te behandelen, en misschien om nieuwe medicijnen voor behandeling te maken.