Hvilke organeller hjelper molekyler diffus over en membran gjennom transportproteiner?

Eukaryote celler har en ytre membran som beskytter innholdet i en celle. Imidlertid er den ytre membranen semi-permeabel, og lar visse materialer komme inn i den.

Innsiden eukaryote celler, mindre underkonstruksjoner kalt organeller ha sine egne membraner. Organeller tjene flere forskjellige funksjoner i celler, inkludert bevegelige molekyler over cellemembranen eller gjennom organellens membraner.

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Molekyler kan diffundere over membraner via transportproteiner, eller de kan bli hjulpet i aktiv transport av andre proteiner. Organeller som endoplasmatisk retikulum, Golgi-apparat, mitokondrier og peroksisomer spiller alle en rolle i membrantransport.

Membranen til en eukaryot celle blir ofte referert til som en plasmamembran. Plasmamembranen består av en fosfolipid dobbeltlag, og er permeabel for noen molekyler, men ikke alle.

Komponenter av fosfolipid dobbeltlag inkluderer en kombinasjon av glyserol og fettsyrer med en fosfatgruppe. Disse gir glyserofosfolipidene som vanligvis utgjør dobbeltlaget av de fleste cellemembraner.

Det fosfolipide dobbeltlaget har vannelskende (hydrofile) egenskaper på utsiden, og vannavstøtende (hydrofobe) egenskaper på det indre. De hydrofile delene vender mot utsiden av cellen så vel som innsiden av den, og er både interaktive og tiltrukket av vannet i disse miljøene.

Gjennom cellemembran, porer og proteiner er med på å bestemme hva som kommer inn i eller ut av cellen. Av de forskjellige typer proteiner som finnes i cellemembranen, strekker noen seg bare til en del av fosfolipid-dobbeltlaget. Disse kalles ekstrinsiske proteiner. Proteinene som krysser hele dobbeltlaget kalles indre proteiner, eller transmembrane proteiner.

Proteiner utgjør omtrent halvparten av cellemembranenes masse. Mens noen proteiner lett kan bevege seg i dobbeltlaget, er andre låst på plass og trenger hjelp hvis de må bevege seg.

Celler trenger en måte å få nødvendige molekyler inn i dem. De trenger også en måte å frigjøre visse materialer ut igjen. Utgitte materialer kan selvfølgelig omfatte avfall, men ofte må visse funksjonelle proteiner også skilles ut utenfor cellene. Fosfolipid dobbeltlags membran opprettholder en strøm av molekyler inn i cellen ved hjelp av osmose, passiv transport eller aktiv transport.

De ytre og iboende proteinene hjelper til med dette transportbiologi. Disse proteinene kan ha porene for å tillate diffusjon, de kan fungere som reseptorer eller enzymer for biologiske prosesser, eller de kan fungere i immunresponser og cellulær signalering. Det er forskjellige typer passiv transport så vel som aktiv transport som spiller en rolle i bevegelsen av molekyler over membraner.

I transportbiologi, passiv transport refererer til transport av molekyler over cellemembranen som ikke krever hjelp eller energi. Dette er vanligvis små molekyler som ganske enkelt kan strømme inn og ut av cellen, relativt fritt. De kan inneholde vann, ioner og lignende.

Et eksempel på passiv transport er spredning. Diffusjon oppstår når visse materialer kommer inn i cellemembranen via porene. Essensielle molekyler som oksygen og karbondioksid er gode eksempler. Vanligvis krever diffusjon en konsentrasjonsgradient, noe som betyr at konsentrasjonen utenfor cellemembranen må være forskjellig fra innsiden.

Tilrettelagt transport krever hjelp via bærerproteiner. Bæreproteiner binder materialene som trengs for transport på bindingssteder. Denne sammenføyningen gjør at proteinet endrer form. Når elementene er hjulpet gjennom membranen, frigjør proteinet dem.

En annen type passiv transport er via enkel osmose. Dette er vanlig med vann. Vannmolekyler slår en cellemembran, skaper trykk og bygger opp "vannpotensial." Vann vil bevege seg fra høyt til lavt vannpotensial for å komme inn i cellen.

Noen ganger kan visse stoffer ikke krysse en cellemembran bare ved diffusjon eller passiv transport. Å flytte fra lav til høy konsentrasjon, for eksempel, krever energi. For å få dette til å skje, aktiv transport oppstår ved hjelp av bærerproteiner. Bæreproteiner holder bindingssteder som de nødvendige stoffene fester seg til, slik at de kan beveges over membranen.

Større molekyler som sukker, noen ioner, andre høyt ladede materialer, aminosyrer og stivelse kan ikke drive over membranene uten hjelp. Transport- eller bærerproteiner er bygget etter spesifikke behov, avhengig av hvilken type molekyl som må bevege seg over en membran. Reseptorproteiner fungerer også selektivt for å binde molekyler og lede dem over membraner.

Porer og proteiner er ikke de eneste hjelpemidlene for membrantransport. Organeller tjener også denne funksjonen på en rekke måter. Organeller er mindre understrukturer inne i celler.

Organeller har forskjellige former, og de utfører forskjellige funksjoner. Disse organellene utgjør det som kalles endomembransystemet, og de har unike former for proteintransport.

I cytose kan store mengder materialer krysse en membran via blemmer. Dette er biter av cellemembran som kan flytte gjenstander inn i cellen eller ut (henholdsvis endocytose eller exocytose). Proteiner er pakket av endoplasmatisk retikulum i vesikler som skal frigjøres utenfor cellen. To eksempler på vesikulære proteiner inkluderer insulin og erytropoietin.

Endoplasmisk retikulum

De endoplasmatisk retikulum (ER) er en organell som er ansvarlig for å lage både membraner og deres proteiner. Det hjelper også molekylær transport gjennom sin egen membran. ER er ansvarlig for proteintranslokasjon, som er bevegelsen av proteiner gjennom cellen. Noen proteiner kan krysse ER-membranen helt hvis de er løselige. Sekretoriske proteiner er et slikt eksempel.

For membranproteiner krever imidlertid deres natur å være en del av membranens dobbeltlag litt hjelp til å bevege seg rundt. ER-membranen kan bruke signaler eller transmembransegmenter som en måte å translokere disse proteinene på. Dette er en av typene passiv transport som gir en retning for proteinene å reise til.

I tilfelle av proteinkomplekset kjent som Sec61, som hovedsakelig fungerer som en porekanal, må det samarbeide med et ribosom for translokasjon.

Golgi-apparatet

De Golgi-apparatet er en annen viktig organell. Det gir proteiner endelige, spesifikke tilsetninger som gir dem kompleksitet, for eksempel tilsatte karbohydrater. Den bruker vesikler til å transportere molekyler.

Vesikulær transport kan forekomme delvis på grunn av beleggproteiner, og disse proteinene hjelper til med vesikkelbevegelse mellom ER og Golgi-apparatet. Et eksempel på et kappeprotein er klatrin.

Mitokondrier

I den indre membranen av organellene kalt mitokondriermå mange proteiner brukes for å hjelpe til med energiproduksjon for cellen. Den ytre membranen er derimot porøs for små molekyler å passere gjennom.

Peroksisomer

Peroksisomer er en slags organell som bryter ned fettsyrer. Som navnet tilsier, spiller de også en rolle i fjerningen av skadelig hydrogenperoksid fra celler. Peroksisomer kan også transportere store, brettede proteiner.

Forskere oppdaget bare de enorme porene som tillater peroksisomer å gjøre dette. Vanligvis transporteres ikke proteiner i sine fulle, store, tredimensjonale tilstander. Mye av tiden er de ganske enkelt for store til å passere gjennom en pore. Men peroksisomer er opp til oppgaven når det gjelder disse gigantiske porene. Proteiner må bære et bestemt signal for at et peroksisom skal kunne transportere dem.

De forskjellige metodene for typer passiv transport gjør transportbiologi til et fascinerende emne for studier. Å få kunnskap om hvordan materialer kan flyttes over cellemembraner kan hjelpe til med å forstå cellulære prosesser.

Fordi mange sykdommer involverer misdannede, dårlig foldede eller på annen måte dysfunksjonelle proteiner, blir det klart hvor relevant membrantransport kan være. Transportbiologi gir også ubegrensede muligheter til å oppdage måter å behandle mangler og sykdommer, og kanskje å lage nye medisiner for behandling.