Komórki eukariotyczne posiadają zewnętrzną błonę, która chroni zawartość komórki. Membrana zewnętrzna jest jednak półprzepuszczalna i umożliwia wnikanie do niej określonych materiałów.
Wewnątrz komórki eukariotyczne, mniejsze podkonstrukcje zwane organelle posiadają własne błony. Organelle pełnią kilka różnych funkcji w komórkach, w tym przenoszenie cząsteczek przez błonę komórkową lub przez błony organelli.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Cząsteczki mogą dyfundować przez błony za pośrednictwem białek transportowych lub mogą być wspomagane w aktywnym transporcie przez inne białka. Organelle, takie jak retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, mitochondria i peroksysomy, odgrywają rolę w transporcie błonowym.
Charakterystyka błony komórkowej
Błona komórki eukariotycznej jest często określana jako błona plazmatyczna. Błona plazmatyczna składa się z dwuwarstwa fosfolipidowa, i jest przepuszczalny dla niektórych cząsteczek, ale nie dla wszystkich.
Składniki fosfolipid dwuwarstwa zawiera kombinację glicerolu i kwasów tłuszczowych z grupą fosforanową. Dają one glicerofosfolipidy, które generalnie tworzą dwuwarstwę większości błon komórkowych.
Podwójna warstwa fosfolipidowa posiada właściwości hydrofilowe na zewnątrz i hydrofobowe (hydrofobowe) wewnątrz. Części hydrofilowe skierowane są zarówno na zewnątrz komórki, jak i do jej wnętrza i są zarówno interaktywne, jak i przyciągane przez wodę w tych środowiskach.
Przez Błona komórkowa, pory i białka pomagają określić, co wchodzi lub wychodzi z komórki. Spośród różnych rodzajów białek znajdujących się w błonie komórkowej niektóre rozciągają się tylko na część dwuwarstwy fosfolipidowej. Są to tak zwane białka zewnętrzne. Białka przechodzące przez całą dwuwarstwę nazywane są białkami wewnętrznymi lub białka transbłonowe.
Białka stanowią około połowy masy błon komórkowych. Podczas gdy niektóre białka mogą łatwo poruszać się w dwuwarstwie, inne są zablokowane i potrzebują pomocy, jeśli muszą się poruszać.
Fakty o biologii transportu
Komórki potrzebują sposobu na wprowadzenie do nich niezbędnych cząsteczek. Potrzebują również sposobu na ponowne uwolnienie niektórych materiałów. Uwolnione materiały mogą oczywiście zawierać odpady, ale często pewne funkcjonalne białka muszą być również wydzielane na zewnątrz komórek. Dwuwarstwowa błona fosfolipidowa utrzymuje przepływ cząsteczek do komórki za pomocą osmozy, transport pasywny lub transport aktywny.
Pomagają w tym białka zewnętrzne i wewnętrzne biologia transportu. Białka te mogą posiadać pory umożliwiające dyfuzję, mogą działać jako receptory lub enzymy procesów biologicznych lub mogą działać w odpowiedzi immunologicznej i sygnalizacji komórkowej. Istnieją różne rodzaje transportu pasywnego oraz transportu aktywnego, które odgrywają rolę w ruchu cząsteczek przez błony.
Rodzaje transportu pasywnego
W biologii transportu transport pasywny odnosi się do transportu cząsteczek przez błonę komórkową, który nie wymaga żadnej pomocy ani energii. Są to zazwyczaj małe cząsteczki, które mogą po prostu swobodnie przepływać do iz komórki. Mogą zawierać wodę, jony i tym podobne.
Jednym z przykładów transportu pasywnego jest dyfuzja. Dyfuzja zachodzi, gdy pewne materiały wnikają do błony komórkowej przez pory. Dobrymi przykładami są niezbędne cząsteczki, takie jak tlen i dwutlenek węgla. Zazwyczaj dyfuzja wymaga gradientu stężenia, co oznacza, że stężenie na zewnątrz błony komórkowej musi być inne niż wewnątrz.
Ułatwiony transport wymaga pomocy za pośrednictwem białek nośnikowych. Białka nośnikowe wiążą materiały potrzebne do transportu w miejscach wiązania. To połączenie sprawia, że białko zmienia kształt. Gdy przedmioty przejdą przez błonę, białko je uwalnia.
Innym rodzajem transportu pasywnego jest prosty osmoza. To jest wspólne z wodą. Cząsteczki wody uderzają w błonę komórkową, wytwarzając ciśnienie i budując „potencjał wody”. Woda przesunie się od wysokiego do niskiego potencjału wody, aby dostać się do komórki.
Aktywny transport membranowy
Czasami niektóre substancje nie mogą przejść przez błonę komórkową po prostu przez dyfuzję lub transport bierny. Na przykład przejście od niskiego do wysokiego stężenia wymaga energii. Aby tak się stało, transport aktywny zachodzi za pomocą białek nośnikowych. Białka nośnikowe posiadają miejsca wiązania, do których przyłączają się niezbędne substancje, dzięki czemu mogą być przemieszczane przez błonę.
Większe cząsteczki, takie jak cukry, niektóre jony, inne silnie naładowane materiały, aminokwasy a skrobia nie może dryfować po błonach bez pomocy. Białka transportowe lub nośnikowe są zbudowane zgodnie z określonymi potrzebami w zależności od typu cząsteczki, która musi przejść przez błonę. Białka receptorowe działają również selektywnie, wiążąc cząsteczki i prowadząc je przez błony.
Organelle zaangażowane w transport błonowy
Pory i białka to nie jedyne środki wspomagające transport błonowy. Organelle pełnią tę funkcję na wiele sposobów. Organelle to mniejsze podstruktury wewnątrz komórek.
Organelle mają różnorodne kształty i pełnią różne funkcje. Te organelle tworzą tak zwany system endomembranowy i posiadają unikalne formy transportu białek.
W cytozie duże ilości materiałów mogą przechodzić przez błonę przez pęcherzyki. Są to fragmenty błony komórkowej, które mogą przenosić elementy do komórki lub na zewnątrz (odpowiednio endocytoza lub egzocytoza). Białka są pakowane przez retikulum endoplazmatyczne w pęcherzykach, które są uwalniane na zewnątrz komórki. Dwa przykłady białek pęcherzykowych obejmują insulinę i erytropoetynę.
Retikulum endoplazmatyczne
retikulum endoplazmatyczne (ER) jest organellą odpowiedzialną za tworzenie zarówno błon, jak i ich białek. Wspomaga również transport molekularny przez własną błonę. ER odpowiada za translokację białek, czyli ruch białek w całej komórce. Niektóre białka mogą w pełni przejść przez błonę ER, jeśli są rozpuszczalne. Jednym z takich przykładów są białka sekrecyjne.
Jednak w przypadku białek błonowych ich natura bycia częścią dwuwarstwy błony wymaga niewielkiej pomocy w poruszaniu się. Błona ER może wykorzystywać sygnały lub segmenty transbłonowe jako sposób na translokację tych białek. Jest to jeden z rodzajów transportu pasywnego, który wyznacza kierunek, do którego zmierzają białka.
W przypadku kompleksu białkowego znanego jako Sec61, który działa głównie jako kanał porów, musi on współpracować z rybosomem w celu translokacji.
Aparat Golgiego
Aparat Golgiego to kolejna ważna organella. Daje białkom ostateczne, specyficzne dodatki, które nadają im złożoność, takie jak dodane węglowodany. Wykorzystuje pęcherzyki do transportu cząsteczek.
Transport pęcherzykowy może zachodzić częściowo z powodu białek powlekających, a białka te pomagają w ruchu pęcherzyków między ER a aparatem Golgiego. Jednym z przykładów białka płaszcza jest klatryna.
Mitochondria
W wewnętrznej błonie organelli zwanych mitochondria, liczne białka muszą być wykorzystane do pomocy w wytwarzaniu energii dla komórki. Z kolei błona zewnętrzna jest porowata, przez którą mogą przechodzić małe cząsteczki.
Peroksysomy
Peroksysomy to rodzaj organelli rozkładających kwasy tłuszczowe. Jak sama nazwa wskazuje, odgrywają one również rolę w usuwaniu szkodliwego nadtlenku wodoru z komórek. Peroksysomy mogą również transportować duże, pofałdowane białka.
Naukowcy dopiero niedawno odkryli ogromne pory, które umożliwiają to peroksysomom. Zazwyczaj białka nie są transportowane w swoich pełnych, dużych, trójwymiarowych stanach. Przez większość czasu są po prostu zbyt duże, aby przejść przez pory. Ale peroksysomy sprostają zadaniu w przypadku tych gigantycznych porów. Białka muszą przenosić określony sygnał, aby peroksysom mógł je przetransportować.
Różnorodne metody rodzajów transportu pasywnego sprawiają, że biologia transportu jest fascynującym przedmiotem badań. Zdobycie wiedzy na temat sposobu przemieszczania materiałów przez błony komórkowe może pomóc w zrozumieniu procesów komórkowych.
Ponieważ wiele chorób obejmuje zniekształcone, słabo sfałdowane lub w inny sposób dysfunkcyjne białka, staje się jasne, jak istotny może być transport błonowy. Biologia transportu zapewnia również nieograniczone możliwości odkrywania sposobów leczenia niedoborów i chorób oraz być może opracowania nowych leków do leczenia.