Еукаріотичні клітини мають зовнішню мембрану, яка захищає вміст клітини. Однак зовнішня мембрана є напівпроникною і дозволяє певним матеріалам проникати в неї.
Всередині еукаріотичні клітини, менші підструктури називаються органели мають власні мембрани. Органели виконують кілька різних функцій у клітинах, включаючи рух молекул через клітинну мембрану або через мембрани органел.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Молекули можуть дифундувати через мембрани через транспортні білки, або їм можуть допомагати в активному транспорті інші білки. Такі органели, як ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджі, мітохондрії та пероксисоми, відіграють певну роль у мембранному транспорті.
Характеристики клітинної мембрани
Мембрану еукаріотичної клітини часто називають а плазматична мембрана. Плазматична мембрана складається з фосфоліпідний бішар, і проникний для деяких молекул, але не для всіх.
Компоненти фосфоліпід Двошарові включають поєднання гліцерину та жирних кислот з фосфатною групою. Вони утворюють гліцерофосфоліпіди, які зазвичай складають бішар більшості клітинних мембран.
Фосфоліпідний бішар має зовнішні властивості водолюбних (гідрофільних), а внутрішніх - водовідштовхувальних (гідрофобних) якостей. Гідрофільні частини виходять назовні як зовні, так і всередину клітини, і є одночасно інтерактивними та приваблює вода у цих середовищах.
По всьому клітинна мембрана, пори та білки допомагають визначити, що потрапляє або виходить з клітини. З різних видів білків, що знаходяться в клітинній мембрані, деякі поширюються лише на частину фосфоліпідного бішару. Вони називаються зовнішніми білками. Білки, які перетинають весь бішар, називаються власними білками, або трансмембранні білки.
Білки складають приблизно половину маси клітинних мембран. Хоча деякі білки можуть легко пересуватися в двошаровому шарі, інші замикаються на місці і потребують допомоги, якщо їм потрібно рухатись.
Факти транспортної біології
Клітинам потрібен спосіб потрапляння в них необхідних молекул. Їм також потрібен спосіб повернути певні матеріали назад. Звісно, матеріали, що виділяються, можуть містити відходи, але часто певні функціональні білки також повинні виділятися поза клітинами. Двошарова фосфоліпідна мембрана підтримує потік молекул у клітину за допомогою осмосу, пасивний транспорт або активний транспорт.
Зовнішні та внутрішні білки допомагають у цьому допомогти транспортна біологія. Ці білки можуть мати пори, щоб забезпечити дифузію, вони можуть працювати як рецептори або ферменти для біологічних процесів, або вони можуть працювати в імунних реакціях та клітинних сигналах. Існують різні типи пасивного транспорту, а також активний транспорт, який відіграє роль у русі молекул через мембрани.
Види пасивного транспорту
У транспортній біології, пасивний транспорт Позначає транспорт молекул через клітинну мембрану, який не потребує допомоги чи енергії. Це, як правило, невеликі молекули, які можуть просто вливатися в клітину і виходити з неї порівняно вільно. Вони можуть включати воду, іони тощо.
Одним із прикладів пасивного транспорту є дифузія. Дифузія відбувається, коли певні матеріали через пори потрапляють у клітинну мембрану. Важливими прикладами є такі основні молекули, як кисень та діоксид вуглецю. Зазвичай для дифузії потрібен градієнт концентрації, тобто концентрація зовні клітинної мембрани повинна відрізнятися від внутрішньої.
Полегшений транспорт вимагає допомоги через білки-носії. Білки-носії зв'язують матеріали, необхідні для транспортування в місцях зв'язування. Це приєднання змушує білок змінювати форму. Як тільки предмети проходять через мембрану, білок вивільняє їх.
Іншим видом пасивного транспорту є простий осмос. Це характерно для води. Молекули води вражають клітинну мембрану, створюючи тиск і створюючи “водний потенціал”. Вода буде рухатися від високого до низького водного потенціалу, щоб потрапити в клітину.
Активний мембранний транспорт
Іноді певні речовини не можуть перетнути клітинну мембрану просто шляхом дифузії або пасивного транспорту. Наприклад, для переходу від низької до високої концентрації потрібна енергія. Щоб це сталося, активний транспорт відбувається за допомогою білків-носіїв. Білки-носії утримують місця зв'язування, до яких прикріплюються необхідні речовини, щоб їх можна було переміщати через мембрану.
Більші молекули, такі як цукру, деякі іони, інші сильно заряджені матеріали, амінокислоти і крохмалі не можуть дрейфувати через мембрани без допомоги. Білки транспорту або носія будуються відповідно до конкретних потреб залежно від типу молекули, яка повинна рухатися по мембрані. Білки-рецептори також працюють вибірково, щоб зв’язати молекули та направити їх через мембрани.
Органели, що беруть участь у мембранному транспорті
Пори та білки - не єдині допоміжні засоби для мембранного транспорту. Органели також виконують цю функцію різними способами. Органели - це менші підструктури всередині клітин.
Органели мають різноманітну форму і виконують різні функції. Ці органели складають так звану ендомембранну систему, і вони мають унікальні форми транспорту білка.
При цитозі велика кількість матеріалів може проникати через мембрану везикули. Це шматочки клітинної мембрани, які можуть переміщати елементи в клітину або назовні (ендоцитоз або екзоцитоз відповідно). Білки упаковуються ендоплазматичною сіткою у везикули для вивільнення за межі клітини. Два приклади везикулярних білків включають інсулін та еритропоетин.
Ендоплазматичний ретикулум
ендоплазматичний ретикулум (ER) є органелою, відповідальною за створення оболонок і їх білків. Це також допомагає молекулярному транспорту через власну мембрану. ER відповідає за транслокацію білка, тобто рух білків по клітині. Деякі білки можуть повністю перетинати ER-мембрану, якщо вони розчинні. Одним з таких прикладів є секреторні білки.
Однак для мембранних білків їх природа того, що вони є частиною двошару мембрани, вимагає невеликої допомоги для переміщення. ER-мембрана може використовувати сигнали або трансмембранні сегменти як спосіб транслокації цих білків. Це один із видів пасивного транспорту, який забезпечує напрямок для білків, до яких потрібно рухатися.
У випадку білкового комплексу, відомого як Sec61, який функціонує здебільшого як пористий канал, він повинен співпрацювати з рибосомою з метою транслокації.
Апарат Гольджі
Апарат Гольджі є ще однією вирішальною органелою. Це дає білкам остаточні, специфічні добавки, які надають їм складності, такі як додані вуглеводи. Він використовує везикули для транспортування молекул.
Везикулярний транспорт може частково відбуватися завдяки покриттю білків, і ці білки сприяють руху везикул між ER та апаратом Гольджі. Одним із прикладів білка шерсті є клатрин.
Мітохондрії
У внутрішній оболонці органели називають мітохондрії, численні білки повинні використовуватися, щоб допомогти у виробленні енергії для клітини. Зовнішня мембрана, навпаки, пориста для проходження малих молекул.
Пероксисоми
Пероксисоми є своєрідною органелою, яка розщеплює жирні кислоти. Як випливає з назви, вони також відіграють певну роль у виведенні шкідливої перекису водню з клітин. Пероксисоми також можуть транспортувати великі складені білки.
Лише нещодавно дослідники виявили величезні пори, які дозволяють пероксисомам це робити. Зазвичай білки не транспортуються у повному, великому, тривимірному стані. Велику частину часу вони просто занадто великі, щоб пройти крізь пори. Але у випадку з цими гігантськими порами пероксисоми відповідають завданням. Білки повинні нести певний сигнал, щоб пероксисома їх транспортувала.
Різноманітні методи пасивного транспорту роблять транспортну біологію захоплюючим предметом для вивчення. Отримання знань про те, як матеріали можна переміщати через клітинні мембрани, може допомогти зрозуміти клітинні процеси.
Оскільки багато захворювань включають неправильно сформовані, погано складені або по-іншому дисфункціональні білки, стає зрозумілим, наскільки важливим може бути мембранний транспорт. Транспортна біологія також надає безмежні можливості виявити шляхи лікування недоліків та захворювань, і, можливо, виготовити нові ліки для лікування.