ออร์แกเนลล์ใดช่วยให้โมเลกุลกระจายไปทั่วเมมเบรนผ่านโปรตีนขนส่ง?

เซลล์ยูคาริโอตมีเยื่อหุ้มชั้นนอกที่ปกป้องเนื้อหาของเซลล์ อย่างไรก็ตาม เมมเบรนชั้นนอกเป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้ และยอมให้วัสดุบางชนิดเข้าไปได้

ข้างใน เซลล์ยูคาริโอต, โครงสร้างย่อยที่เล็กกว่าที่เรียกว่า ออร์แกเนลล์ มีเยื่อหุ้มของตัวเอง ออร์แกเนลล์ ทำหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ รวมถึงการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์หรือผ่านเยื่อหุ้มของออร์แกเนลล์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

โมเลกุลสามารถแพร่กระจายผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านโปรตีนขนส่ง หรืออาจช่วยในการขนส่งโดยโปรตีนอื่นๆ ออร์แกเนลล์ เช่น เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม อุปกรณ์กอลจิ ไมโทคอนเดรีย และเปอร์รอกซิโซม ล้วนมีบทบาทในการขนส่งเมมเบรน

เมมเบรนของเซลล์ยูคาริโอตมักถูกเรียกว่า a เมมเบรนพลาสม่า. พลาสมาเมมเบรนประกอบด้วย a ฟอสโฟลิปิด bilayer, และซึมเข้าไปในโมเลกุลบางส่วนได้ แต่ไม่ใช่ทั้งหมด

ส่วนประกอบของ ฟอสโฟลิปิด bilayer ประกอบด้วยกลีเซอรอลและกรดไขมันร่วมกับกลุ่มฟอสเฟต สิ่งเหล่านี้ให้ผลผลิตกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดซึ่งโดยทั่วไปแล้วประกอบขึ้นเป็น bilayer ของเยื่อหุ้มเซลล์ส่วนใหญ่

ฟอสโฟลิปิด bilayer มีคุณสมบัติที่ชอบน้ำ (ชอบน้ำ) ที่ด้านนอกและมีคุณสมบัติกันน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) ที่ด้านใน ส่วนที่ชอบน้ำหันไปทางด้านนอกของเซลล์และด้านในของเซลล์ และมีทั้งแบบโต้ตอบและดึงดูดน้ำในสภาพแวดล้อมเหล่านี้

ตลอด เยื่อหุ้มเซลล์, รูขุมขนและโปรตีนช่วยกำหนดสิ่งที่เข้าหรือออกจากเซลล์ จากโปรตีนชนิดต่างๆ ที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์ บางชนิดขยายเข้าไปในส่วนหนึ่งของฟอสโฟลิปิด bilayer เท่านั้น สิ่งเหล่านี้เรียกว่าโปรตีนจากภายนอก โปรตีนที่ข้าม bilayer ทั้งหมดเรียกว่าโปรตีนภายในหรือ โปรตีนเมมเบรน.

โปรตีนประกอบด้วยมวลประมาณครึ่งหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่โปรตีนบางชนิดสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้อย่างง่ายดายใน bilayer แต่โปรตีนบางชนิดก็ติดอยู่กับที่และต้องการความช่วยเหลือหากพวกมันต้องเคลื่อนไหว

เซลล์ต้องการวิธีการดึงโมเลกุลที่จำเป็นเข้าไป พวกเขายังต้องการวิธีที่จะปล่อยวัสดุบางอย่างกลับออกมาอีกครั้ง แน่นอนว่าสารที่ปล่อยออกมาอาจรวมถึงของเสียด้วย แต่บ่อยครั้งที่โปรตีนเชิงหน้าที่บางอย่างต้องถูกคัดหลั่งออกนอกเซลล์เช่นกัน เมมเบรน bilayer ของฟอสโฟลิปิดรักษาฟลักซ์ของโมเลกุลเข้าไปในเซลล์โดยวิธีการออสโมซิส การขนส่งแบบพาสซีฟหรือการขนส่งแบบแอคทีฟ.

โปรตีนจากภายนอกและภายในทำงานเพื่อช่วยในเรื่องนี้ ชีววิทยาการขนส่ง. โปรตีนเหล่านี้อาจมีรูพรุนเพื่อให้สามารถแพร่กระจายได้ อาจทำหน้าที่เป็นตัวรับหรือเอนไซม์สำหรับกระบวนการทางชีววิทยา หรืออาจทำงานในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันและการส่งสัญญาณของเซลล์ มีการขนส่งแบบพาสซีฟหลายประเภทรวมถึงการขนส่งแบบแอคทีฟที่มีบทบาทในการเคลื่อนที่ของโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์

ในชีววิทยาการขนส่ง การขนส่งแบบพาสซีฟ หมายถึงการขนส่งโมเลกุลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไม่ต้องการความช่วยเหลือหรือพลังงานใดๆ โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้คือโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถไหลเข้าและออกจากเซลล์ได้อย่างเสรี อาจรวมถึงน้ำ ไอออน และอื่นๆ

ตัวอย่างหนึ่งของการขนส่งแบบพาสซีฟคือ การแพร่กระจาย. การแพร่กระจายเกิดขึ้นเมื่อวัสดุบางชนิดเข้าสู่เยื่อหุ้มเซลล์ผ่านทางรูพรุน โมเลกุลที่จำเป็น เช่น ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นตัวอย่างที่ดี โดยทั่วไปการแพร่ต้องใช้การไล่ระดับความเข้มข้น ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์จะต้องแตกต่างจากภายใน

การคมนาคมสะดวก ต้องการความช่วยเหลือผ่านโปรตีนพาหะ โปรตีนพาหะจับวัสดุที่จำเป็นสำหรับการขนส่งที่จุดจับ การเข้าร่วมนี้ทำให้โปรตีนเปลี่ยนรูปร่าง เมื่อสิ่งของได้รับการช่วยเหลือผ่านเมมเบรน โปรตีนจะปล่อยพวกมันออกมา

การขนส่งแบบพาสซีฟอีกประเภทหนึ่งคือผ่านง่าย ออสโมซิส. นี่เป็นเรื่องปกติกับน้ำ โมเลกุลของน้ำกระทบกับเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดแรงดันและสร้าง "ศักย์น้ำ" น้ำจะเคลื่อนจากศักยภาพน้ำสูงไปต่ำเพื่อเข้าสู่เซลล์

ในบางครั้ง สารบางชนิดไม่สามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้ง่ายๆ โดยการแพร่กระจายหรือการขนส่งแบบพาสซีฟ การย้ายจากความเข้มข้นต่ำไปสูง เช่น ต้องการพลังงาน เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น การขนส่งที่ใช้งาน เกิดขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพาหะ โปรตีนพาหะจะยึดเกาะกับสารที่จำเป็นเพื่อให้สามารถเคลื่อนย้ายข้ามเมมเบรนได้

โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น น้ำตาล ไอออนบางชนิด สารที่มีประจุสูงอื่นๆ กรดอะมิโน และแป้งไม่สามารถลอยผ่านเยื่อหุ้มได้หากปราศจากความช่วยเหลือ โปรตีนขนส่งหรือพาหะถูกสร้างขึ้นตามความต้องการเฉพาะ โดยขึ้นอยู่กับชนิดของโมเลกุลที่ต้องเคลื่อนผ่านเมมเบรน โปรตีนรีเซพเตอร์ยังทำงานอย่างเลือกสรรเพื่อจับโมเลกุลและนำทางข้ามเยื่อหุ้มเซลล์

รูขุมขนและโปรตีนไม่ได้เป็นเพียงตัวช่วยสำหรับการขนส่งเมมเบรน ออร์แกเนลล์ ยังให้บริการฟังก์ชั่นนี้ในหลายวิธี ออร์แกเนลล์เป็นโครงสร้างย่อยที่เล็กกว่าภายในเซลล์

ออร์แกเนลล์มีรูปร่างที่หลากหลายและทำหน้าที่ต่างกัน ออร์แกเนลล์เหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นระบบที่เรียกว่า endomembrane และมีรูปแบบการขนส่งโปรตีนที่เป็นเอกลักษณ์

ใน cytosis วัสดุจำนวนมากสามารถข้ามเมมเบรนผ่านทาง ถุงน้ำ. นี่คือชิ้นส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่สามารถเคลื่อนย้ายสิ่งของเข้าไปในเซลล์หรือออกได้ (endocytosis หรือ exocytosis ตามลำดับ) โปรตีนถูกบรรจุโดยเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมในถุงน้ำเพื่อปล่อยออกนอกเซลล์ สองตัวอย่างของโปรตีน vesicular ได้แก่ อินซูลินและ erythropoietin

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) เป็นออร์แกเนลล์ที่ทำหน้าที่สร้างทั้งเยื่อหุ้มและโปรตีน นอกจากนี้ยังช่วยขนส่งโมเลกุลผ่านเมมเบรนของตัวเอง ER มีหน้าที่ในการเคลื่อนย้ายโปรตีน ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ของโปรตีนไปทั่วเซลล์ โปรตีนบางชนิดสามารถข้ามเมมเบรน ER ได้อย่างเต็มที่หากละลายได้ โปรตีนหลั่งเป็นตัวอย่างหนึ่งดังกล่าว

อย่างไรก็ตาม สำหรับโปรตีนเมมเบรน ธรรมชาติของพวกมันในการเป็นส่วนหนึ่งของ bilayer ของเมมเบรนนั้นต้องการความช่วยเหลือเล็กน้อยในการเคลื่อนที่ไปรอบๆ เมมเบรน ER สามารถใช้สัญญาณหรือส่วนทรานส์เมมเบรนเพื่อย้ายโปรตีนเหล่านี้ นี่เป็นหนึ่งในประเภทของการขนส่งแบบพาสซีฟที่ให้ทิศทางสำหรับโปรตีนที่จะเดินทางไป

ในกรณีของโปรตีนคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า Sec61 ซึ่งทำหน้าที่เป็นช่องรูพรุนเป็นส่วนใหญ่ มันจะต้องร่วมมือกับไรโบโซมเพื่อจุดประสงค์ในการเคลื่อนย้าย

เครื่องมือกอลจิ

เครื่องมือกอลจิ เป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญอีกชนิดหนึ่ง มันให้โปรตีนขั้นสุดท้าย เพิ่มเติมเฉพาะที่ทำให้พวกเขาซับซ้อน เช่น เพิ่มคาร์โบไฮเดรต ใช้ถุงน้ำในการขนส่งโมเลกุล

การขนส่งทางหลอดเลือดอาจเกิดขึ้นได้ส่วนหนึ่งเนื่องจากโปรตีนเคลือบ และโปรตีนเหล่านี้ช่วยในการเคลื่อนที่ของถุงน้ำระหว่าง ER และอุปกรณ์ Golgi ตัวอย่างหนึ่งของโปรตีนเคลือบคือคลาทริน

ไมโตคอนเดรีย

ในเยื่อหุ้มชั้นในของออร์แกเนลล์ที่เรียกว่า ไมโตคอนเดรียต้องใช้โปรตีนจำนวนมากเพื่อช่วยในการสร้างพลังงานให้กับเซลล์ ในทางตรงกันข้าม เยื่อหุ้มชั้นนอกมีรูพรุนเพื่อให้โมเลกุลขนาดเล็กผ่านเข้าไปได้

เพอรอกซิโซม

เพอรอกซิโซม เป็นออร์แกเนลล์ชนิดหนึ่งที่สลายกรดไขมัน ตามชื่อของมัน พวกมันยังมีบทบาทในการกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เป็นอันตรายออกจากเซลล์ เปอร์รอกซิโซมยังสามารถขนส่งโปรตีนขนาดใหญ่ที่พับเก็บได้

นักวิจัยเพิ่งค้นพบรูพรุนมหึมาที่ช่วยให้เปอร์รอกซิโซมทำเช่นนี้ได้ โดยปกติโปรตีนจะไม่ถูกขนส่งในสถานะสามมิติที่สมบูรณ์และใหญ่ ส่วนใหญ่มักมีขนาดใหญ่เกินกว่าจะผ่านรูพรุนได้ แต่เปอร์รอกซิโซมก็ขึ้นอยู่กับงานในกรณีของรูขุมขนขนาดยักษ์เหล่านี้ โปรตีนจะต้องส่งสัญญาณเฉพาะเพื่อให้เปอร์รอกซิโซมขนส่งได้

วิธีการที่หลากหลายของการขนส่งแบบพาสซีฟทำให้ชีววิทยาการขนส่งเป็นเรื่องที่น่าสนใจสำหรับการศึกษา การได้รับความรู้เกี่ยวกับวิธีการเคลื่อนย้ายวัสดุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์สามารถช่วยในการทำความเข้าใจกระบวนการของเซลล์ได้

เนื่องจากโรคหลายชนิดเกี่ยวข้องกับโปรตีนที่มีรูปร่างผิดปกติ พับไม่ดี หรือทำงานผิดปกติ จึงเป็นที่ชัดเจนว่าการขนส่งเมมเบรนที่เกี่ยวข้องนั้นเป็นอย่างไร ชีววิทยาการขนส่งยังให้โอกาสที่ไร้ขีดจำกัดในการค้นหาวิธีรักษาความบกพร่องและโรคต่างๆ และอาจสร้างยาใหม่ๆ สำหรับการรักษา