Hücre taşınım tipleri ve özellikleri



hücresel taşınma Hücrelerin içi ve dışı arasında moleküllerin trafiğini ve yer değiştirmesini içerir. Bu bölmeler arasındaki moleküllerin değişimi organizmanın doğru işleyişi için temel bir fenomendir ve bazılarına değinmek üzere membran potansiyeli gibi bir dizi olaya aracılık eder..

Biyolojik zarlar sadece hücrenin sınırlandırılmasından sorumlu değildir, aynı zamanda maddelerin trafiğinde vazgeçilmez bir rol oynarlar. Yapısını geçen ve çok seçici olarak bazı moleküllerin girişine izin veren veya vermeyen bir dizi proteine ​​sahiptirler..

Hücresel nakil, sistemin doğrudan enerji kullanıp kullanmamasına bağlı olarak iki ana tipte sınıflandırılır..

Pasif taşıma, enerji gerektirmez ve moleküller, membranı pasif difüzyon yoluyla, sulu kanallar veya taşınmış moleküller yoluyla geçmeyi başarır. Aktif taşıma yönü, sadece zarın her iki tarafındaki konsantrasyon gradyanları ile belirlenir..

Buna karşılık, ikinci tip nakil türü enerji gerektirir ve aktif nakil olarak adlandırılır. Sisteme enjekte edilen enerji sayesinde pompalar molekülleri konsantrasyon derecelerine göre hareket ettirebilirler. Literatürdeki en dikkat çekici örnek sodyum-potasyum pompasıdır.

indeks

  • 1 Teorik bazlar
    • 1.1 - Hücre zarları
    • 1.2 -M membranlarda lipitler
    • 1.3-Zarlardaki proteinler
    • 1.4 - Membranın seçiciliği
    • 1.5-Difüzyon ve ozmoz
    • 1.6 -Tonicity
    • 1.7-Etkisi elektrik
  • 2 Transmembran pasif taşıma
    • 2.1 Basit yayın
    • 2.2 Sulu kanallar
    • 2.3 Molekül transportadorası
    • 2.4 Ozmoz
    • 2.5 Ultrafiltrasyon
    • 2.6 Kolaylaştırılmış dağıtım
  • 3 Transmembran aktif taşıma
    • 3.1 Aktif taşımacılığın özellikleri
    • 3.2 Taşımacılık seçiciliği
    • 3.3 Aktif taşıma örneği: sodyum-potasyum pompası
    • 3.4 Pompa nasıl çalışır??
  • 4 Toplu taşıma
    • 4.1 - Endositoz
    • 4.2-Eksositoz
  • 5 Kaynakça

Teorik bazlar

-Hücre zarları

Hücre ve bitişik bölmeler arasında madde ve molekül kaçakçılığının nasıl gerçekleştiğini anlamak için biyolojik zarların yapısını ve bileşimini analiz etmek gerekir..

-Membranlarda lipitler

Hücreler, ince ve karmaşık bir lipit yapılı membranla çevrilidir. Temel bileşen fosfolipitlerdir.

Bunlar bir kutup başı ve apolar kuyruklardan oluşur. Membranlar, içinde kuyrukların içinde gruplandırıldığı ve kafaların ekstra ve hücre içi yüzler verdiği iki fosfolipit katmanından ("lipit iki katmanları") oluşur..

Hem polar hem de apolar bölgelere sahip olan moleküllere amfipatik denir. Bu özellik, membranlardaki lipid bileşenlerinin mekansal organizasyonu için çok önemlidir..

Bu yapı, alt hücre bölümlerini çevreleyen zarlarla paylaşılmaktadır. Ayrıca mitokondri, kloroplast, vezikül ve diğer organellerin zarla çevrili olduğunu unutmayın..

Fosfogliseritlere veya fosfolipidlere ek olarak, membranlar sfingosin ve sterol adı verilen bir molekülden oluşturulmuş iskeletlere sahip olan sfingolipitler bakımından zengindir. Bu son grupta, kolesterol, membranın özelliklerini düzenleyen bir lipit olan akışkanlığı olarak görüyoruz..

-Membranlardaki proteinler

Membran, içinde birden fazla protein içeren dinamik bir yapıdır. Membranın proteinleri, hücreye giren ve hücreden çıkan büyük bir seçicilik ile tanımlayan bir çeşit "kapı bekçisi" veya "koruyucu" molekülü olarak görev yapar..

Bu nedenle, bazı bileşiklerin girmeyi başardığı ve diğerlerinin giremediği için membranların yarı geçirgen olduğu söylenir..

Zardaki proteinlerin hepsi trafiğe aracılık etmekten sorumlu değildir. Diğerleri, dış uyaranlara hücresel bir tepki üreten dış sinyallerin yakalanmasından sorumludur..

-Membranın seçiciliği

Membranın lipidinin iç kısmı, yüksek oranda hidrofobiktir, bu, zarın polar veya hidrofilik moleküllerin geçişine karşı oldukça geçirimsiz olmasını sağlar (bu "suya aşık" anlamına gelir)..

Bu, kutupsal moleküllerin geçişine ilave bir güçlük getirir. Bununla birlikte, hidrosoluble moleküllerin geçişi gereklidir, bu nedenle hücreler, bu maddelerin hücre ve dış ortamı arasında etkili bir şekilde yer değiştirmesine izin veren bir dizi taşıma mekanizmasına sahiptir..

Aynı şekilde, proteinler gibi büyük moleküller taşınmalı ve özel sistemler gerektirmelidir.

-Difüzyon ve ozmoz

Parçacıkların hücre zarları boyunca hareketi aşağıdaki fiziksel prensiplere uyarak gerçekleşir..

Bu ilkeler difüzyon ve ozmozdur ve çözelti içerisinde çözünenlerin ve çözücülerin hareketine, yaşayan hücrelerde bulunan biyolojik membranlar gibi yarı geçirgen bir membran aracılığıyla uygulanır..

Difüzyon, yüksek konsantrasyonlu bölgelerden askıda kalan parçacıkların düşük konsantrasyonlu bölgelere doğru rasgele termal hareketini içeren bir işlemdir. Süreci tanımlamayı amaçlayan ve Fick'in difüzyon denklemi olarak adlandırılan matematiksel bir ifade var, ancak buna girmeyeceğiz.

Bu kavram göz önünde bulundurularak, bir maddenin bir dizi beton koşul altında pasif olarak pasif olarak nüfuz etme oranını ifade eden geçirgenlik terimini tanımlayabiliriz..

Öte yandan, su, ozmoz denilen bir olguda konsantrasyon gradyanının lehine hareket eder. Suyun konsantrasyonuna atıfta bulunmak kesin gibi görünmese de, hayati sıvının difüzyon açısından diğer herhangi bir madde gibi davrandığını anlamamız gerekir..

-ton niteliği

Açıklanan fiziksel fenomenler göz önüne alındığında, hem hücre içinde hem de dışarıda bulunan konsantrasyonlar taşıma yönünü belirleyecektir..

Dolayısıyla, bir çözeltinin tonikliği, bir çözeltiye daldırılmış hücrelerin tepkisidir. Bu senaryoya uygulanan bazı terminoloji var:

izotonik

Bir hücre, doku veya çözelti, her iki elementte de aynı konsantrasyonda ise, bir başkasına göre izotoniktir. Fizyolojik bağlamda, izotonik bir ortama daldırılmış bir hücre herhangi bir değişiklik yaşamaz..

hipotonik

Bir çözelti, çözünen konsantrasyonunun dışarıdan daha düşük olması durumunda hücreye göre hipotoniktir - yani, hücrede daha fazla çözünen vardır. Bu durumda, suyun eğilimi hücreye girmektir..

Kırmızı kan hücrelerini damıtılmış suya (çözücüler içermeyen) koyarsak, su patlayana kadar girer. Bu fenomene hemoliz denir.

hipertonik

Çözeltilerin konsantrasyonu dışarıda daha yüksekse, çözelti hücreye göre hipertoniktir - yani hücrede daha az çözünen madde vardır..

Bu durumda, suyun eğilimi hücreden ayrılmaktır. Kırmızı kan hücrelerini daha konsantre bir çözeltiye koyarsak, globüllerdeki su çıkma eğilimindedir ve hücre buruşuk bir görünüm kazanır..

Bu üç kavramın biyolojik önemi vardır. Örneğin, bir deniz organizmasının yumurtaları, patlamamak ve su kaybetmemek için deniz suyuna göre izotonik olmalıdır.

Benzer şekilde, memelilerin kanında yaşayan parazitler, içinde bulundukları ortama benzer bir çözünen konsantrasyonuna sahip olmalıdır..

-Elektrik etkisi

Yüklü parçacıklar olan iyonlardan bahsettiğimiz zaman, zarların içindeki hareket sadece konsantrasyon gradyanları tarafından yönlendirilmez. Bu sistemde çözünenlerin yüklerini dikkate almak gerekir.

İyon, konsantrasyonun yüksek olduğu bölgelerden uzaklaşmaya meyillidir (ozmoz ve difüzyonla ilgili bölümde açıklandığı gibi) ve ayrıca iyon negatifse, büyüyen negatif potansiyelin olduğu bölgelere doğru ilerleyecektir. Farklı masrafların çekildiğini ve eşit masrafların geri itildiğini unutmayın..

İyonun davranışını tahmin etmek için, konsantrasyon gradyanının ve elektrik gradyanının birleşik kuvvetlerini eklemeliyiz. Bu yeni parametreye net elektrokimyasal gradyan denir.

Hücresel nakil tipleri, sistem tarafından pasif ve aktif hareketlerde enerjinin kullanımına - değil - bağlı olarak sınıflandırılır. Her birini aşağıda ayrıntılı olarak açıklayacağız:

Transmembran pasif taşınımı

Membranlar içerisindeki pasif hareketler, doğrudan enerjiye ihtiyaç duymadan moleküllerin geçişini içerir. Bu sistemler enerji içermediğinden, yalnızca plazma membranında bulunan konsantrasyon derecelerine (elektriksel olanlar dahil) bağlıdır..

Parçacıkların hareketinden sorumlu olan enerji bu gibi gradyanlarda saklansa da, işlemin pasif olarak değerlendirilmesine devam edilmesi uygun ve uygundur..

Moleküllerin pasif bir taraftan diğerine pasif olarak geçebileceği üç temel yol vardır:

Basit difüzyon

Bir çözünen maddeyi taşımanın en basit ve sezgisel yolu, yukarıda belirtilen gradyanları izleyerek zardan geçmektir..

Molekül plazma membranı boyunca yayılır, sulu fazı bir kenara bırakır, lipit kısmında çözülür ve sonunda hücre iç kısmının sulu kısmına girer. Aynısı, ters yönde gerçekleşebilir, hücrenin içinden dışarıya doğru.

Membranın içinden verimli geçiş, sistemin sahip olduğu termal enerji seviyesini belirleyecektir. Yeterince yüksekse, molekül zarı geçebilecek.

Daha ayrıntılı olarak görüldüğü gibi, molekül, sulu fazda hareket edebilmek için sulu fazda oluşturulan tüm hidrojen bağlarını kırmalıdır. Bu olay mevcut her link için 5 kcal kinetik enerji gerektirir.

Dikkate alınacak bir sonraki faktör, molekülün lipit bölgesindeki çözünürlüğüdür. Hareketlilik, molekül ağırlığı ve molekülün şekli gibi çeşitli faktörlerden etkilenir..

Basit difüzyon adımının kinetiği doymamışlık kinetiği sergiler. Bu, girdilerin hücre dışı bölgede taşınacak çözünen konsantrasyonuyla orantılı olarak arttığı anlamına gelir..

Sulu kanallar

Pasif yoldan geçen moleküllerin ikinci alternatifi, zarda bulunan sulu bir kanaldır. Bu kanallar, hidrofobik bölge ile temastan kaçınarak molekülün geçişine izin veren bir tür gözenektir..

Bazı yüklü moleküller konsantrasyon gradyanını takiben hücreye girmeyi başarır. Bu su dolu kanal sistemi sayesinde membranlar iyonlara karşı oldukça geçirimsizdir. Bu moleküllerin içinde sodyum, potasyum, kalsiyum ve klor bulunur.

Konveyör molekülü

Son alternatif, söz konusu çözelti ile hidrofilik yapısını maskeleyen, zarın lipit bakımından zengin kısmı boyunca geçişi sağlayan bir taşıyıcı molekül ile birleşimidir..

Taşıyıcı, taşınması gereken molekülün lipit çözünürlüğünü arttırır ve konsantrasyon gradyanı veya elektrokimyasal gradyan lehine geçişini kolaylaştırır..

Bu taşıyıcı proteinler farklı şekillerde çalışır. En basit durumda, bir çözünen zarın bir tarafından diğerine aktarılır. Bu tür destek denir. Tersine, başka bir çözünen aynı anda taşınırsa veya birleştiğinde, taşıyıcıya römork denir.

Birleştirilmiş taşıyıcı iki molekülü aynı yönde hareket ettirirse, bir basittir ve ters yönde yaparsa taşıyıcı antiporttur..

ozmos

Bir çözücünün yarı geçirgen zardan seçici olarak geçtiği hücresel taşınma türüdür..

Örneğin su, konsantrasyonunun düşük olduğu hücrenin yanından geçme eğilimindedir. Suyun bu yoldaki hareketi ozmotik basınç adı verilen bir basınç oluşturur..

Bu basınç, hücredeki maddelerin konsantrasyonunu düzenlemek için gereklidir, bu da hücrenin şeklini etkiler..

ultrafiltrasyon

Bu durumda, bazı çözünenlerin hareketi, hidrostatik bir basıncın etkisiyle, en yüksek basınç alanından en düşük basınca kadar üretilir. İnsan vücudunda, bu işlem kalbin ürettiği kan basıncı sayesinde böbreklerde meydana gelir..

Bu şekilde su, üre, vs. hücrelerden idrarlara geçer; ve hormonlar, vitaminler vb. kanda kalır. Bu mekanizma diyaliz olarak da bilinir.

Kolaylaştırılmış yayma

Yayılması için taşıyıcı bir proteine ​​ihtiyaç duyan çok büyük moleküllere (glikoz ve diğer monosakaritler gibi) sahip maddeler vardır. Bu difüzyon, basit difüzyondan daha hızlıdır ve şunlara bağlıdır:

  • Maddenin konsantrasyon gradyanı.
  • Hücrede bulunan taşıyıcı proteinlerin miktarı.
  • Mevcut proteinlerin hızı.

Bu taşıyıcı proteinlerden biri, kandaki konsantrasyonunu azaltan, glukozun difüzyonunu kolaylaştıran insülindir.

Transmembran aktif taşınımı

Şimdiye kadar enerji masrafı olmadan farklı moleküllerin kanallardan geçişini tartıştık. Bu olaylarda, tek maliyet, zarın her iki tarafında farklı konsantrasyonlar halinde potansiyel enerji üretmektir..

Bu şekilde, nakil yönü mevcut gradyan tarafından belirlenir. Solütler, söz konusu difüzyon prensipleri izlenerek, net difüzyonun bittiği bir noktaya gelinceye kadar taşınmaya başlar - bu noktada bir dengeye ulaşılmıştır. İyonlarda hareket, yükten de etkilenir..

Bununla birlikte, iyonların membranın her iki tarafındaki dağılımının gerçek bir dengede olduğu tek durumda, hücre öldüğü zamandır. Tüm canlı hücreler çözünen konsantrasyonları dengeden uzak tutmak için büyük miktarda kimyasal enerji harcarlar.

Bu işlemleri aktif tutmak için kullanılan enerji, genel olarak, ATP molekülüdür. ATP olarak kısaltılmış olan adenozin trifosfat, hücresel süreçlerde temel bir enerji molekülüdür..

Aktif taşımacılığın özellikleri

Aktif taşıma konsantrasyon derecelerine karşı etkili olabilir, ne kadar işaretlenmiş olursa olsun - bu özellik sodyum - potasyum pompanın açıklaması ile açıklığa kavuşur (aşağıya bakınız).

Aktif taşıma mekanizmaları bir seferde birden fazla molekül sınıfını hareket ettirebilir. Aktif taşıma için, belirtilen aynı sınıflandırma pasif taşımada birkaç molekülün aynı anda taşınması için kullanılır: simporte ve antiporte.

Bu pompalar tarafından gerçekleştirilen taşıma, protein içerisindeki kritik bölgeleri spesifik olarak bloke eden moleküllerin uygulanmasıyla inhibe edilebilir..

Taşıma kinetiği Michaelis-Menten tipindedir. Her iki davranış da - bazı moleküller ve kinetikler tarafından inhibe ediliyor - enzimatik reaksiyonların tipik özellikleridir.

Son olarak, sistemin, ATPazlar gibi ATP molekülünü hidrolize edebilen spesifik enzimlere sahip olması gerekir. Bu, sistemin onu karakterize eden enerjiyi elde ettiği mekanizmadır..

Taşımacılık seçiciliği

İlgili pompalar taşınacak olan moleküllerde son derece seçicidir. Örneğin, pompa bir sodyum iyonu taşıyıcısıysa, her iki iyonun büyüklüğü benzer olmasına rağmen, lityum iyonları almayacaktır..

Proteinlerin iki tanısal özelliği birbirinden ayırabileceği tahmin edilmektedir: molekülün dehidrasyon kolaylığı ve taşıyıcı gözenek içindeki yüklerle etkileşimin.

Küçük iyonlarla karşılaştırırsak büyük iyonların kolayca susuz kaldığı bilinmektedir. Bu nedenle, zayıf kutup merkezlerine sahip bir gözenek büyük iyonlar, tercihen.

Tersine, çok yüklü merkezleri olan kanallarda, dehidrate iyonla etkileşim baskındır.

Aktif taşıma örneği: sodyum-potasyum pompası

Aktif taşınım mekanizmalarını açıklamak, en iyi çalışılan modelle yapmak için en iyisidir: sodyum - potasyum pompası.

Hücrelerin çarpıcı bir özelliği, belirgin sodyum iyonu gradyanlarını muhafaza edebilmesidir (Na+) ve potasyum (K+).

Fizyolojik ortamda, hücrelerin içindeki potasyum konsantrasyonu, hücrelerin dışından 10 ila 20 kat daha yüksektir. Buna karşılık, sodyum iyonları hücre dışı ortamda çok daha konsantre bulunur.

İyonların hareketini pasif olarak yöneten prensiplerle, bu konsantrasyonları korumak mümkün olmaz, bu nedenle hücreler aktif bir taşıma sistemi gerektirir ve bu sodyum-potasyum pompasıdır..

Pompa, tüm hayvan hücrelerinin plazma zarına tutturulmuş ATPase tipi bir protein kompleksi ile oluşturulur. Bu, her iki iyon için bağlayıcı bölgelere sahiptir ve enerji enjeksiyonu ile taşınmasından sorumludur..

Pompa nasıl çalışır??

Bu sistemde, iyonların hücresel ve hücre dışı bölmeler arasındaki hareketini belirleyen iki faktör vardır. Birincisi, sodyum-potasyum pompasının hareket ettiği hızdır ve ikinci faktör, pasif difüzyon olayları yoluyla iyonun hücreye tekrar girebilmesidir (sodyum durumunda)..

Bu şekilde, iyonların hücreye girme hızı, pompanın uygun bir iyon konsantrasyonunu korumak için çalışması gereken hızı belirler..

Pompanın çalışması, iyonların taşınmasından sorumlu proteindeki bir dizi konformasyonel değişikliğe bağlıdır. Her ATP molekülü doğrudan hidrolize edilir, işlem sırasında üç sodyum iyonu hücreden ayrılır ve aynı zamanda hücre ortamına iki potasyum iyonu girer.

Toplu taşıma

Polisakkaritler ve proteinler gibi makromoleküllerin hareketine yardımcı olan başka bir aktif taşıma türüdür. Bu oluşabilir:

-endositoz

Üç endositoz süreci vardır: fagositoz, pinositoz ve ligand aracılı endositoz:

fagositoz

Fagositoz, katı bir partikülün kaynaşık psödopodlar tarafından oluşturulan bir vezikül veya fagozom ile kaplandığı taşıma türüdür. Vezikül içinde kalan katı parçacık enzimler tarafından sindirilir ve böylece hücrenin içine ulaşır.

Bu şekilde beyaz kan hücreleri vücutta çalışır; savunma mekanizması olarak bakterileri ve yabancı cisimleri fagositize eder.

pinocitosis

Pinositoz, taşınacak madde bir hücre dışı sıvının bir damlası veya keseciği olduğunda meydana gelir ve zar, vezikül veya damlasının içeriğinin hücre yüzeyine geri dönmek için işlendiği bir pinositik vezikülü oluşturur..

Bir reseptörden endositoz

Pinositoza benzer bir işlemdir, ancak bu durumda, zarın yayılması, belirli bir molekül (ligand) zar reseptörüne bağlandığında meydana gelir..

Bazı endositik veziküller birleşir ve ligandın reseptörden ayrıldığı endozom adı verilen daha büyük bir yapı oluşturur. Daha sonra, reseptör membrana döner ve ligand enzimler tarafından sindirildiği bir lipozoma bağlanır..

-ekzositoz

Maddenin hücrenin dışına alınması gereken bir tür hücresel taşıma türüdür. Bu işlem sırasında, salgılayıcı vezikül membranı hücre zarına bağlanır ve vezikülün içeriğini serbest bırakır.

Bu şekilde hücreler, sentezlenen maddeleri veya atık olanları elimine eder. Bu aynı zamanda hormonları, enzimleri veya nörotransmiterleri salgıladıkları şekildedir..

referanslar

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., ve Byers, B. E. (2003). Biyoloji: Yeryüzündeki Yaşam. Pearson eğitimi.
  2. Donnersberger, A.B., & Lesak, A.E. (2002). Anatomi ve fizyoloji laboratuvar kitabı. Editoryal Paidotribo.
  3. Larradagoitia, L. V. (2012). Anatomofizyoloji ve temel patoloji. Paraninfo Editörlüğü.
  4. Randall, D., Burggren, W.W., Burggren, W., Fransızca, K., & Eckert, R. (2002). Eckert hayvan fizyolojisi. Macmillan.
  5. Canlı, À. M. (2005). Fiziksel aktivite ve spor fizyolojisinin temelleri. Ed. Panamericana Medical.