Jenis dan ciri pengangkutan sel

Dia Pengangkutan sel Ia membayangkan lalu lintas dan anjakan molekul antara bahagian dalaman dan luaran sel. Pertukaran molekul di antara petak -petak ini adalah fenomena penting untuk fungsi organisma yang betul, dan satu siri peristiwa, seperti potensi membran, untuk menyebut beberapa.

Membran biologi bukan sahaja bertanggungjawab untuk membatalkan sel, mereka juga memainkan peranan yang sangat diperlukan dalam trafik bahan. Mereka mempunyai satu siri protein yang menyeberangi struktur dan, sangat selektif, membenarkan kemasukan molekul tertentu.

Pengangkutan sel diklasifikasikan kepada dua jenis utama, bergantung kepada sama ada sistem menggunakan tenaga secara langsung atau tidak.

Pengangkutan pasif tidak memerlukan tenaga, dan molekul berjaya menyeberang membran dengan penyebaran pasif, melalui saluran berair atau melalui molekul yang diangkut. Arah pengangkutan aktif ditentukan secara eksklusif oleh kecerunan tumpuan antara kedua -dua belah membran.

Sebaliknya, jenis pengangkutan kedua jika memerlukan tenaga dan dipanggil pengangkutan aktif. Terima kasih kepada tenaga yang disuntik ke dalam sistem, pam dapat menggerakkan molekul terhadap kecerunan tumpuan mereka. Contoh yang paling ketara dalam kesusasteraan ialah bom natrium - kalium.

Pangkalan teoritis

-Membran sel

Untuk memahami bagaimana trafik bahan dan molekul antara sel dan petak bersebelahan berlaku, perlu menganalisis struktur dan komposisi membran biologi.

-Lipid dalam membran

Oleh JPABLO CAD [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)], dari Wikimedia Commons

Sel -sel dikelilingi oleh membran halus dan kompleks dari sifat lipid. Komponen asas adalah fosfolipid.

Ini terdiri daripada kepala kutub dan ekor apolar. Membran terdiri daripada dua lapisan fosfolipid - "lipid bicapas" - di mana ekor dikumpulkan di dalam dan kepala memberi kepada wajah tambahan dan intraselular.

Molekul yang mempunyai kedua -dua kawasan kutub dan apolar dipanggil amphipatic. Harta ini penting untuk organisasi spatial komponen lipid dalam membran.

Struktur ini dikongsi oleh membran yang mengelilingi petak subselular. Ingatlah bahawa juga mitokondria, kloroplas, vesikel dan organel lain dikelilingi oleh membran.

Sebagai tambahan kepada fosfogliserida atau fosfolipid, membran kaya dengan sphingolipid, yang telah membentuk rangka untuk molekul yang dipanggil sphinxine dan sterol. Dalam kumpulan terakhir ini kita dapati kolesterol, lipid yang memodulasi sifat membran, seperti ketidakstabilannya.

-Protein dalam membran

Rajah 1. Skim model mozek bendalir. Sumber: oleh Ladyofhats Mariana Ruiz, Terjemahan Pilar Saenz [Domain Awam], melalui Wikimedia Commons

Membran adalah struktur dinamik, yang mengandungi pelbagai protein di dalamnya. Protein membran bertindak sebagai sejenis "penjaga gol" atau "pengawal" molekul, yang menentukan dengan selektiviti yang hebat yang memasuki dan siapa yang meninggalkan sel.

Atas sebab ini, dikatakan bahawa membran boleh semipermeut, kerana beberapa sebatian berjaya masuk dan yang lain tidak.

Tidak semua protein yang ada dalam membran bertanggungjawab untuk mengantara trafik. Yang lain bertanggungjawab untuk menangkap isyarat luaran yang menghasilkan tindak balas selular terhadap rangsangan luaran.

-Selektiviti membran

Bahagian dalaman lipid membran sangat hidrofobik, yang menjadikan membran entiti yang sangat kalis air ke laluan molekul kutub atau hidrofilik (istilah ini bermaksud "cinta dengan air").

Ini menunjukkan kesukaran tambahan untuk laluan molekul kutub. Walau bagaimanapun, trafik molekul hidrosolik diperlukan, jadi sel -sel mempunyai satu siri mekanisme pengangkutan yang membolehkan anjakan berkesan bahan -bahan ini antara sel dan persekitaran luarannya.

Begitu juga, molekul besar, seperti protein, mesti diangkut dan memerlukan sistem khusus.

-Penyebaran dan osmosis

Pergerakan zarah melalui membran sel berlaku berikutan prinsip fizikal berikut.

Prinsip -prinsip ini adalah penyebaran dan osmosis dan digunakan untuk pergerakan larutan dan pelarut dalam larutan melalui membran semipermeable - seperti membran biologi yang terdapat di sel hidup.

Penyebaran adalah proses yang membayangkan pergerakan haba rawak zarah yang digantung dari kawasan kepekatan yang tinggi ke kawasan tumpuan yang lebih rendah. Terdapat ungkapan matematik yang bertujuan untuk menggambarkan proses dan dipanggil persamaan penyebaran fick, tetapi kami tidak akan menyelidikinya.

Dengan konsep ini, kita dapat menentukan istilah kebolehtelapan, yang merujuk kepada kadar di mana bahan berjaya menembusi membran secara pasif di bawah satu siri keadaan konkrit.

Sebaliknya, air juga bergerak memihak kepada kecerunan tumpuannya dalam fenomena yang disebut osmosis. Walaupun nampaknya tidak perlu merujuk kepada kepekatan air, kita harus memahami bahawa cecair penting berkelakuan seperti bahan lain, dari segi penyebarannya.

Boleh melayani anda: reseptor insulin: ciri, struktur, fungsi

-Tonik

Mengambil kira fenomena fizikal yang diterangkan, kepekatan yang wujud di dalam sel dan di luar negara akan menentukan arah pengangkutan.

Oleh itu, tonik penyelesaian adalah tindak balas sel -sel yang direndam dalam larutan. Terdapat beberapa istilah yang digunakan untuk senario ini:

Isotonik

Sel, tisu, atau penyelesaian adalah isotonik berkenaan dengan yang lain jika kepekatan sama dengan kedua -dua elemen. Dalam konteks fisiologi, sel yang direndam dalam persekitaran isotonik tidak akan mengalami perubahan.

Hypotonic

Penyelesaian adalah hipotonik berkenaan dengan sel jika kepekatan larutan berada di luar negara - iaitu, sel mempunyai lebih banyak larutan. Dalam kes ini, trend air adalah memasuki sel.

Sekiranya kita meletakkan sel darah merah dalam air suling (yang bebas daripada larutan), air akan masuk sehingga mereka meletupkannya. Fenomena ini dipanggil hemolisis.

Hypertonic

Penyelesaiannya adalah hipertonik berkenaan dengan sel jika kepekatan larutan lebih tinggi di luar negara - iaitu, sel mempunyai larutan kurang.

Dalam kes ini, trend air adalah untuk keluar dari sel. Sekiranya kita meletakkan sel darah merah dalam larutan yang lebih pekat, air sel darah cenderung keluar dan sel memperoleh penampilan berkedut.

Ketiga konsep ini mempunyai kaitan biologi. Sebagai contoh, telur organisma laut mestilah isotonik berkenaan dengan air laut supaya tidak pecah dan tidak kehilangan air.

Begitu juga, parasit yang hidup dalam darah mamalia mesti mempunyai kepekatan larutan yang serupa dengan persekitaran di mana mereka berkembang.

-Pengaruh elektrik

Apabila kita bercakap tentang ion, yang dikenakan zarah, pergerakan melalui membran tidak diarahkan secara eksklusif oleh kecerunan tumpuan. Dalam sistem ini, anda perlu mengambil kira banyak larutan.

Ion cenderung bergerak dari kawasan di mana kepekatannya tinggi (seperti yang diterangkan dalam bahagian osmosis dan penyebaran), dan juga jika ion negatif akan maju ke kawasan di mana terdapat potensi negatif yang semakin meningkat. Ingat bahawa beban yang berbeza menarik, dan beban yang sama menangkis.

Untuk meramalkan tingkah laku ion, kita mesti menambah daya gabungan kecerunan kepekatan dan kecerunan elektrik. Parameter baru ini dipanggil kecerunan elektrokimia bersih.

Jenis pengangkutan sel diklasifikasikan bergantung pada penggunaan - atau tidak - tenaga oleh sistem dalam pergerakan pasif dan aktif. Seterusnya kita akan menerangkan setiap terperinci:

Pengangkutan pasif transmembran

Pergerakan pasif melalui membran melibatkan laluan molekul tanpa keperluan langsung untuk tenaga. Oleh kerana sistem ini tidak melibatkan tenaga, ia bergantung secara eksklusif pada kecerunan kepekatan (termasuk elektrik) yang wujud melalui membran plasma.

Walaupun tenaga yang bertanggungjawab untuk pergerakan zarah disimpan dalam kecerunan sedemikian, adalah sesuai dan mudah untuk terus mempertimbangkan proses sebagai liabiliti.

Terdapat tiga laluan asas di mana molekul boleh bergerak dari satu sisi secara pasif:

Penyebaran mudah

Cara paling mudah dan paling intuitif untuk mengangkut larutan adalah menyeberang membran berikutan kecerunan yang disebutkan di atas.

Molekul merebak melalui membran plasma, meninggalkan fasa berair di samping, larut dalam bahagian lipid, dan akhirnya memasuki bahagian berair dari pedalaman selular. Perkara yang sama boleh berlaku ke arah yang bertentangan, dari dalam sel keluar.

Langkah yang cekap melalui membran akan menentukan tahap tenaga terma yang dimiliki oleh sistem. Sekiranya cukup tinggi, molekul boleh menyeberangi membran.

Dilihat dengan lebih terperinci, molekul mesti memecahkan semua ikatan hidrogen yang terbentuk dalam fasa berair untuk dapat bergerak ke fasa lipid. Acara ini memerlukan 5 kcal tenaga kinetik untuk setiap pautan sekarang.

Faktor seterusnya yang perlu diambil kira ialah kelarutan molekul di zon lipid. Mobiliti dipengaruhi oleh pelbagai faktor, seperti berat molekul dan bentuk molekul.

Kinetik dari laluan penyebaran mudah mempamerkan kinetika bukan perapian. Ini bermakna pintu masuk meningkat mengikut kepekatan larutan yang akan diangkut di kawasan ekstraselular.

Saluran berair

Alternatif kedua laluan molekul. Saluran ini adalah sejenis liang yang membolehkan molekul lulus, mengelakkan hubungan dengan kawasan hidrofobik.

Molekul yang dicas tertentu berjaya memasuki sel berikutan kecerunan tumpuan mereka. Terima kasih kepada sistem saluran ini yang penuh dengan air, membran sangat tahan terhadap ion. Dalam molekul ini natrium, kalium, kalsium dan klorin menonjol.

Boleh melayani anda: leukoplas

Molekul penghantar

Alternatif terakhir adalah gabungan larutan yang menarik dengan molekul penghantar yang topeng sifat hidrofiliknya, untuk mencapai laluan melalui bahagian yang kaya dalam lipid membran.

Pengangkut meningkatkan kelarutan lipid molekul yang memerlukan diangkut dan nikmat laluannya memihak kepada kecerunan tumpuan atau kecerunan elektrokimia.

Ini mengangkut protein berfungsi dengan cara yang berbeza. Dalam kes yang paling mudah, larutan dipindahkan dari satu sisi membran ke yang lain. Lelaki ini dipanggil uniporte. Sebaliknya, jika larutan lain diangkut secara serentak, atau ditambah, penghantar dipanggil digabungkan.

Sekiranya penghantar yang digabungkan menggerakkan kedua -dua molekul ke arah yang sama adalah synport dan jika ia berada dalam arah yang bertentangan, penghantar adalah antiporte.

Osmosis

OSMOSE2-FR.PNG: Psychotikderivative Work: Ortisa [CC-BE-SA-3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/) atau GFDL (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], melalui Wikimedia Commons

Ia adalah jenis pengangkutan sel di mana pelarut berlalu secara selektif melalui membran semipermeable.

Air, sebagai contoh, cenderung bergerak di sebelah sel di mana kepekatannya lebih rendah. Pergerakan air di jalan itu menghasilkan tekanan yang disebut tekanan osmotik.

Tekanan ini diperlukan untuk mengawal kepekatan bahan sel, yang kemudiannya mempengaruhi bentuk sel.

Ultrafiltrasi

Dalam kes ini, pergerakan beberapa larutan dihasilkan oleh kesan tekanan hidrostatik, dari kawasan tekanan yang lebih besar ke tekanan terendah. Di dalam tubuh manusia, proses ini berlaku di buah pinggang terima kasih kepada tekanan darah yang dihasilkan oleh hati.

Dengan cara ini air, urea, dll., melewati sel ke air kencing; dan hormon, vitamin, dll., Mereka tinggal di dalam darah. Mekanisme ini juga dikenali sebagai nama dialisis.

Penyebaran yang difasilitasi

Penyebaran yang difasilitasi

Terdapat bahan dengan molekul yang sangat besar (seperti glukosa dan monosakarida lain), yang memerlukan protein penghantar untuk menyebar. Penyebaran ini lebih cepat daripada penyebaran mudah dan bergantung kepada:

• Kecerunan kepekatan bahan.
• Jumlah protein penghantar yang terdapat di dalam sel.
• Kelajuan protein yang ada.

Salah satu daripada protein penghantar ini adalah insulin, yang memudahkan penyebaran glukosa, mengurangkan kepekatannya dalam darah.

Transmembrane pengangkutan aktif

Setakat ini kami telah membincangkan laluan molekul yang berbeza melalui saluran tanpa kos tenaga. Dalam peristiwa ini, satu -satunya kos adalah untuk menjana tenaga yang berpotensi dalam bentuk kepekatan pembezaan di kedua -dua belah membran.

Dengan cara ini, alamat pengangkutan ditentukan oleh kecerunan yang ada. Larutan mula mengangkut berikutan prinsip penyebaran yang disebutkan di atas, sehingga mereka mencapai titik di mana penyebaran bersih berakhir - pada masa ini baki telah dicapai. Dalam kes ion, pergerakan juga dipengaruhi oleh beban.

Walau bagaimanapun, dalam satu -satunya kes di mana pengedaran ion di kedua -dua belah membran berada dalam keseimbangan sebenar adalah apabila sel mati. Semua sel hidup melabur sejumlah besar tenaga kimia untuk mengekalkan kepekatan larutan dari keseimbangan.

Tenaga yang digunakan untuk memastikan proses ini aktif adalah molekul ATP. Adenosine tryphosphate, disingkat sebagai ATP, adalah molekul tenaga asas dalam proses selular.

Ciri -ciri pengangkutan aktif

Pengangkutan aktif boleh bertindak terhadap kecerunan tumpuan, tanpa mengira bagaimana tanda ini - harta ini akan jelas dengan penjelasan pam natrium - kalium (lihat kemudian).

Mekanisme pengangkutan aktif dapat bergerak lebih dari satu jenis molekul pada masa yang sama. Untuk pengangkutan aktif, klasifikasi yang sama yang disebutkan untuk pengangkutan beberapa molekul serentak dalam pengangkutan pasif digunakan: Simport dan Antiporte.

Pengangkutan yang dibuat oleh pam ini boleh dihalang dengan menggunakan molekul yang khusus menyekat tapak penting dalam protein.

Kinetik pengangkutan adalah jenis Michaelis -mente. Kedua -dua tingkah laku - dihalang oleh beberapa molekul dan kinetik - adalah ciri -ciri biasa tindak balas enzimatik.

Akhirnya, sistem mesti mempunyai enzim tertentu yang boleh menghidrolisis molekul ATP, seperti ATPASAS. Ini adalah mekanisme yang mana sistem memperoleh tenaga yang mencirikannya.

Selektiviti pengangkutan

Pam yang terlibat sangat selektif dalam molekul yang akan diangkut. Sebagai contoh, jika pam adalah penghantar ion natrium, tidak mengambil ion lithium, walaupun kedua -dua ion sangat serupa.

Boleh melayani anda: Pro sel

Dianggap bahawa protein menguruskan.

Diketahui bahawa ion besar berjaya dehidrasi dengan mudah, jika kita membandingkannya dengan ion kecil. Oleh itu, liang dengan pusat kutub yang lemah akan menggunakan ion besar, sebaik -baiknya.

Bertentangan dengan saluran dengan pusat yang banyak dimuatkan, interaksi dengan ion dehidrasi mendominasi.

Contoh Pengangkutan Aktif: Natrium - Pam Potassium

Untuk menerangkan mekanisme pengangkutan yang aktif, lebih baik melakukannya dengan model yang paling baik: natrium - pam kalium.

Ciri -ciri sel yang mencolok adalah keupayaan untuk mengekalkan kecerunan ion natrium (NA⁺) dan kalium (k⁺).

Dalam persekitaran fisiologi, kepekatan kalium di dalam sel adalah 10 hingga 20 kali lebih tinggi daripada di luar sel. Sebaliknya, ion natrium lebih tertumpu dalam persekitaran ekstraselular.

Dengan prinsip -prinsip yang mengawal pergerakan ion secara pasif, mustahil.

Pam dibentuk oleh kompleks protein jenis Atpasa yang berlabuh ke membran plasma semua sel haiwan. Ini mempunyai laman web kesatuan untuk kedua -dua ion dan bertanggungjawab untuk pengangkutan suntikan tenaga.

Bagaimana pam berfungsi?

Dalam sistem ini, terdapat dua faktor yang menentukan pergerakan ion antara petak selular dan ekstraselular. Yang pertama adalah kelajuan di mana pam natrium - potassium bertindak, dan faktor kedua adalah kelajuan di mana ion dapat memasuki sel lagi (dalam hal natrium), oleh peristiwa penyebaran pasif.

Dengan cara ini, kelajuan di mana ion memasuki keadaan sel kelajuan di mana pam perlu berfungsi untuk mengekalkan kepekatan ion yang sesuai.

Operasi pam bergantung kepada satu siri perubahan konformasi dalam protein yang bertanggungjawab untuk mengangkut ion. Setiap molekul ATP secara langsung dihidrolisiskan, dalam proses tiga ion natrium meninggalkan sel dan pada masa yang sama dua ion kalium masuk ke dalam persekitaran selular.

Pengangkutan Massa

Ia adalah satu lagi jenis pengangkutan aktif yang membantu dalam pergerakan makromolekul, seperti polysaccharides dan protein. Boleh diberikan oleh:

-Endositosis

Terdapat tiga proses endositosis: phagocytosis, pinocyte dan endocytosis yang dimediasi dengan menghubungkan:

Phagocytosis

Phagocytosis Jenis pengangkutan di mana zarah pepejal dilindungi oleh pundi hempedu atau phagosome yang dibentuk oleh pseudopod yang disatu. Bahawa zarah pepejal yang kekal di dalam pundi hempedu dicerna oleh enzim dan dengan itu mencapai bahagian dalam sel.

Dengan cara ini, sel -sel darah putih bekerja di dalam badan; bakteria phagocyte dan badan asing sebagai mekanisme pertahanan.

Pinocytosis

Pemakanan Protozoa. Pinocytosis. Imej: Jacek FH (berasal dari Mariana Ruiz Villarreal). Diambil dan diedit dari https: // commons.Wikimedia.org/wiki/fail: pinositosis.SVG.

Pinositosis berlaku apabila bahan yang akan diangkut adalah titisan atau vesicle cecair ekstraselular, dan membran mencipta pundi hempedu pinocytic di mana kandungan pundi hempedu atau drop diproses untuk kembali ke permukaan sel.

Endositosis melalui penerima

Ia adalah proses yang serupa dengan pinositosis, tetapi dalam hal ini, penyebaran membran berlaku apabila molekul tertentu (menghubungkan), mengikat kepada reseptor membran.

Beberapa vesikel endocytic mengikat dan membentuk struktur yang lebih besar yang dipanggil endosom, di mana ligan reseptor dipisahkan. Kemudian, penerima kembali ke membran dan ligan mengikat ke liposom di mana ia dicerna oleh enzim.

-Exocytosis

Ia adalah sejenis pengangkutan sel di mana bahan mesti diambil di luar sel. Semasa proses ini, membran pundi hempedu rahsia menyertai membran sel dan melepaskan kandungan pundi hempedu.

Dengan cara ini sel -sel menghapuskan bahan sintesis atau sisa. Ini juga bagaimana hormon, enzim atau pelepasan neurotransmitter.

Rujukan

1. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. Dan. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
2. Donnersberger, a. B., & Lesaak, a. Dan. (2002). Buku Makmal Anatomi dan Fisiologi. Editorial Payotribo.
3. Larradagoitia, l. V. (2012). Anatomofisiologi asas dan patologi. Editorial Paraninfo.
4. Randall, d., Burggren, w. W., Burggren, w., Perancis, k., & Eckert, r. (2002). Fisiologi Haiwan Eckert. Macmillan.
5. Hidup, à. M. (2005). Asas fisiologi aktiviti fizikal dan sukan. Ed. Pan -American Medical.