Solujen kuljetustyypit ja ominaisuudet

Hän solujen kuljetus Se merkitsee molekyylien liikennettä ja siirtymistä solujen sisä- ja ulkopinnan välillä. Molekyylien vaihto näiden osastojen välillä on olennainen ilmiö organismin oikealle toiminnalle ja sarja tapahtumia, kuten kalvopotentiaalia, mainita.

Biologiset kalvot eivät ole vain vastuussa solun rajaamisesta, vaan niillä on myös välttämätön rooli aineliikenteessä. Heillä on sarja proteiineja, jotka ylittävät rakenteen ja sallivat erittäin selektiivisesti tiettyjen molekyylien pääsyn.

Solujen kuljetus luokitellaan kahteen päätyyppiin riippuen siitä, käyttääkö järjestelmä suoraan energiaa vai ei.

Passiivinen kuljetus ei vaadi energiaa, ja molekyylit onnistuvat ylittämään kalvon passiivisella diffuusiolla, vesipitoisilla kanavilla tai kuljetettujen molekyylien avulla. Aktiivisen kuljetuksen suunta määritetään yksinomaan kalvon molempien puolien välisillä konsentraatiogradienteilla.

Sitä vastoin toinen kuljetustyyppi vaatii energiaa ja sitä kutsutaan aktiiviseksi kuljetukseksi. Järjestelmään injektoidun energian ansiosta pumput voivat siirtää molekyylejä niiden pitoisuusgradienttien vasten. Kirjallisuuden merkittävin esimerkki on natriumkaliumpommi.

Teoreettiset tukikohdat

-Solukalvot

Ymmärtääksesi, kuinka aineiden ja molekyylien liikenne solun ja vierekkäisten osastojen välillä tapahtuu, on välttämätöntä analysoida biologisten kalvojen rakenne ja koostumus.

-Lipidit kalvoissa

Kirjoittanut Jpablo Cad [CC 3: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)], Wikimedia Commons

Soluja ympäröi hieno ja kompleksi membraani, jolla on lipidiluokka. Peruskomponentti on fosfolipidejä.

Nämä koostuvat polaarisesta pään ja apolaarisesta hänestä. Kalvot koostuvat kahdesta fosfolipidikerroksesta - "lipidikisarat" -, joissa hännät on ryhmitelty sisälle ja päät antavat ylimääräisille ja solunsisäisille kasvoille.

Molekyylejä, joilla on sekä polaarisia että apolaarisia alueita. Tämä ominaisuus on ratkaisevan tärkeä lipidikomponenttien alueelliselle organisaatiolle kalvoissa.

Tätä rakennetta jakautuvat solun osastojen ympäröivillä kalvoilla. Muista, että myös mitokondriat, kloroplastit, vesikkelit ja muut organelit ympäröivät kalvoa.

Fosfoglyseridien tai fosfolipidien lisäksi kalvoissa on runsaasti sfingolipidejä, jotka ovat muodostaneet luurankoja molekyylille, nimeltään sfinksiini ja sterolit. Tässä viimeisessä ryhmässä löytyy kolesteroli, lipidi, joka moduloi kalvon ominaisuuksia, kuten sen juoksevuus.

-Proteiinit kalvoissa

Kuvio 1. Nesteen mosaiikkimallin kaavio. Lähde: Ladyofhats Mariana Ruiz, käännös Pilar Saenz [julkinen verkkotunnus], Wikimedia Commonsin kautta

Kalvo on dynaaminen rakenne, joka sisältää useita proteiineja sisällä. Kalvoproteiinit toimivat eräänlaisena "maalivahdin" tai molekyylin "vartijana", jotka määrittelevät suurella selektiivisyydellä, joka tulee ja joka poistuu solusta.

Tästä syystä sanotaan, että kalvot ovat puolivälissä, koska jotkut yhdisteet onnistuvat sisään ja toiset eivät.

Kaikki kalvossa olevat proteiinit eivät ole vastuussa liikenteen välittämisestä. Toiset vastaavat ulkoisten signaalien sieppaamisesta, jotka tuottavat soluvasteen ulkoisille ärsykkeille.

-Kalvon selektiivisyys

Kalvon lipidi -sisustus on erittäin hydrofobinen, mikä tekee kalvosta erittäin vedenpitävän kokonaisuuden polaaristen tai hydrofiilisten molekyylien kulkemiseen (tämä termi tarkoittaa "rakkautta veteen")).

Tämä merkitsee ylimääräisiä vaikeuksia polaaristen molekyylien läpäisemiselle. Hydrosolevien molekyylien liikenne on kuitenkin välttämätön, joten soluissa on sarja kuljetusmekanismeja, jotka sallivat näiden aineiden tehokkaan siirtymisen solun ja niiden ulkoisen ympäristön välillä.

Samoin suuret molekyylit, kuten proteiinit, on kuljetettava ja vaadittava erikoistuneita järjestelmiä.

-Diffuusio ja osmoosi

Hiukkasten liikkuminen solukalvojen läpi tapahtuu seuraavien fysikaalisten periaatteiden mukaisesti.

Nämä periaatteet ovat diffuusio ja osmoosi, ja niitä sovelletaan liuenneiden aineiden ja liuottimien liikkumiseen liuoksessa puolijalkavertaisen kalvon - kuten elävien solujen löydettyjen biologisten kalvojen kautta.

Diffuusio on prosessi, joka merkitsee korkeista pitoisuuksista suspendoituneiden hiukkasten satunnaista lämpöä alhaisempiin pitoisuuksiin. On matemaattinen lauseke, joka pyrkii kuvaamaan prosessia ja jota kutsutaan fick diffuusioyhtälöksi, mutta emme syventy siihen.

Tämän käsitteen mielessä voimme määritellä termin läpäisevyys, joka viittaa nopeuteen, jolla aine onnistuu tunkeutumaan kalvoon passiivisesti sarjassa konkreettisia olosuhteita.

Toisaalta vesi siirtyy myös sen pitoisuusgradientin hyväksi osmoosiksi kutsuttuun ilmiöön. Vaikka ei näytä olevan välttämätöntä viitata vesipitoisuuteen, meidän on ymmärrettävä, että elintärkeä neste käyttäytyy kuten mikä tahansa muu aine, sen diffuusion suhteen.

Voi palvella sinua: Insuliinireseptorit: Ominaisuudet, rakenne, toiminnot

-Toniikka

Kun otetaan huomioon kuvatut fysikaaliset ilmiöt, sekä solun että ulkomailla esiintyvät pitoisuudet määrittävät kuljetussuunnan.

Siten liuoksen tonicity on upotettujen solujen vaste liuoksessa. Tähän skenaarioon sovelletaan jonkin verran terminologiaa:

Isotoninen

Solu, kudos tai liuos on isotoninen suhteessa toiseen, jos konsentraatio yhtä suurena molemmissa elementeissä. Fysiologisessa tilanteessa isotoniseen ympäristöön upotettu solu ei koe muutosta.

Hypotoninen

Liuos on hypotoninen solun suhteen, jos liuenneiden aineiden pitoisuus on alhaisempi ulkomailla - ts. Solulla on enemmän liuenneita aineita. Tässä tapauksessa vesisuuntaus on päästä soluun.

Jos laitamme punasolut tislattuun veteen (joka ei ole liuentuneita), vesi tulee, kunnes ne purskahtivat ne. Tätä ilmiötä kutsutaan hemolyysiksi.

Hypertoninen

Liuos on hypertoninen solun suhteen, jos liuenneiden aineiden pitoisuus on korkeampi ulkomailla - ts. Solulla on vähemmän liuenneita aineita.

Tässä tapauksessa vesisuuntaus on päästä pois solusta. Jos laitamme punasolut konsentroituneempaan liuokseen, verisolujen vesi pyrkii ulos ja solu saa ryppyisen ulkonäön.

Näillä kolmella käsitteellä on biologinen merkitys. Esimerkiksi meri -organismin munien on oltava isotoninen meriveden suhteen, jotta ei räjähtää eikä menetä vettä.

Samoin nisäkkäiden veressä asuvien loisten on oltava liuenneita aineita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin ympäristö, jossa ne kehittävät.

-Sähkövaikutus

Kun puhumme latautuneista hiukkasista ioneista, kalvojen läpi tapahtuvaa liikettä ei suunnata yksinomaan pitoisuusgradienteilla. Tässä järjestelmässä sinun on otettava huomioon liuenneiden aineiden kuormat.

Ionilla on taipumus siirtyä pois alueilta, joilla pitoisuus on korkea (kuten osmoosi- ja diffuusioosassa kuvataan), ja myös jos ioni on negatiivinen, etenee alueille, joilla on kasvava negatiivinen potentiaali. Muista, että eri kuormat houkuttelevat ja yhtä suuret kuormat torjuvat.

Ionin käyttäytymisen ennustamiseksi meidän on lisättävä pitoisuusgradientin ja sähkögradientin yhdistetyt voimat. Tätä uutta parametria kutsutaan Net Electrokemiaksi gradientiksi.

Solujen kuljetustyypit luokitellaan riippuen energian käytöstä - tai ei - passiivisissa ja aktiivisissa liikkeissä. Seuraavaksi kuvaamme kumpikin yksityiskohtaisesti:

Passiivinen läpäisykuljetus

Passiiviset liikkeet kalvojen läpi sisältyy molekyylien kulku ilman suoraa energiatarvetta. Koska näihin järjestelmiin ei liity energiaa, se riippuu yksinomaan plasmamembraanin kautta esiintyvistä pitoisuusgradienteista (mukaan lukien sähköinen).

Vaikka hiukkasten liikkeestä vastuussa oleva energia varastoidaan tällaisiin kaltevuuksiin, on tarkoituksenmukaista ja kätevää jatkaa prosessin ottamista vastuiksi.

On olemassa kolme alkuainetta, joiden läpi molekyylit voivat kulkea toiselta puolelta passiivisesti:

Yksinkertainen diffuusio

Yksinkertaisin ja intuitiivisin tapa kuljettaa liuennettua ainetta on ylittää kalvo edellä mainittujen kaltevuuksien jälkeen.

Molekyyli leviää plasmamembraanin läpi jättäen vesipitoisen vaiheen syrjään, liukenee lipidiosaan ja lopulta menee solun sisäosan vesiosaan. Sama voi tapahtua vastakkaiseen suuntaan, solun sisältä ulos.

Tehokas askel kalvon läpi määrittää järjestelmän hallussa olevan lämpöenergian tason. Jos se on tarpeeksi korkea, molekyyli voi ylittää kalvon.

Yksityiskohtaisemmin nähden molekyylin on katettava kaikki vesifaasissa muodostetut vety sidokset lipidifaasiin siirtyäkseen lipidifaasiin. Tämä tapahtuma vaatii 5 kcal kineettistä energiaa jokaiselle nykyiselle linkille.

Seuraava otettava tekijä on molekyylin liukoisuus lipidivyöhykkeelle. Liikkuvuuteen vaikuttavat monet tekijät, kuten molekyylipaino ja molekyylin muoto.

Yksinkertaisen diffuusiokulman kinetiikassa on tyydyttymiskinetiikka. Tämä tarkoittaa, että sisäänkäynti kasvaa suhteessa liuenneen aineen pitoisuuteen, joka kuljetetaan solunulkoisella alueella.

Vesikanavat

Molekyylien toinen vaihtoehto. Nämä kanavat ovat eräänlainen huokoset, jotka sallivat molekyylin kulkea, välttäen kosketusta hydrofobisen alueen kanssa.

Tietyt varautuneet molekyylit onnistuvat pääsemään soluun niiden pitoisuusgradientin jälkeen. Tämän vettä täynnä olevan kanavajärjestelmän ansiosta kalvot ovat erittäin läpäisemättömiä ioneille. Näissä molekyyleissä natrium, kalium, kalsium ja kloori erottuvat.

Voi palvella sinua: leukoplasts

Kuljettimolekyyli

Viimeinen vaihtoehto on yhdistelmä kiinnostavan liuenneen aineen yhdistelmää kuljettimolekyylin kanssa, joka peittää sen hydrofiilisen luonteen, jotta saadaan kulku rikkaan osan läpi kalvolipideissä.

Kuljettaja lisää kuljettamista vaativan molekyylin lipidiliukoisuutta ja suosii sen kulkua pitoisuusgradientin tai sähkökemiallisen gradientin hyväksi.

Nämä kuljettavat proteiinit toimivat eri tavoin. Yksinkertaisimmassa tapauksessa liuenneaine siirretään kalvon toiselta puolelta toiseen. Tätä kaveria kutsutaan UniPorteiksi. Päinvastoin, jos toinen liuenneaine kuljetetaan samanaikaisesti tai kytkettynä, kuljetin kutsutaan kytkettynä.

Jos kytketty kuljetin mobilisoi kaksi molekyyliä samaan suuntaan on synportti ja jos se tapahtuu vastakkaisiin suuntiin, kuljetin on antiporte.

Osmoosi

Osmose2-FR.PNG: Psychotikerivatiiviset työt: Ortisa [CC-Be-Sa-3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/) tai gfdl (http: // www.GNU.Org/copyleft/fdl.HTML)] Wikimedia Commons

Se on solujen kuljetustyyppi, jossa liuotin kulkee selektiivisesti puolivälissä olevan kalvon läpi.

Esimerkiksi vedellä on taipumus liikkua solun vieressä, jossa sen pitoisuus on alhaisempi. Veden liikkuminen kyseisellä polulla tuottaa painetta, jota kutsutaan osmoottiseksi paineeksi.

Tämä paine on välttämätön solujen aineiden pitoisuuden säätelemiseksi, mikä myöhemmin vaikuttaa solun muotoon.

Ultrasuodatus

Tässä tapauksessa joidenkin liuenneiden aineiden liikkuminen syntyy hydrostaattisen paineen vaikutuksesta suuremmasta paineen alueesta alimpaan paineeseen. Ihmisen kehossa tämä prosessi tapahtuu munuaisissa sydämen tuottaman verenpaineen ansiosta.

Tällä tavoin vesi, urea jne., kulkee soluista virtsaan; ja hormonit, vitamiinit jne., He pysyvät veressä. Tämä mekanismi tunnetaan myös dialyysin nimi.

Helpotettu diffuusio

Helpotettu diffuusio

On aineita, joilla on erittäin suuria molekyylejä (kuten glukoosi ja muut monosakkaridit), jotka tarvitsevat kuljetinproteiinin leviämiseen. Tämä diffuusio on nopeampaa kuin yksinkertainen diffuusio ja riippuu:

• Ainepitoisuusgradientti.
• Solussa läsnä olevien kuljetinproteiinien määrä.
• Läsnä olevien proteiinien nopeus.

Yksi näistä kuljetinproteiineista on insuliini, joka helpottaa glukoosin diffuusiota, vähentäen sen pitoisuutta veressä.

Kalvon läpäisykuljetus

Toistaiseksi olemme keskustelleet eri molekyylien läpäisemisestä kanavien kautta ilman energiakustannuksia. Näissä tapahtumissa ainoa kustannus on tuottaa potentiaalista energiaa differentiaalipitoisuuksien muodossa kalvon molemmilla puolilla.

Tällä tavoin kuljetusosoitteen määrää olemassa oleva kaltevuus. Liuenneet aineet alkavat kuljettaa edellä mainittujen diffuusion periaatteiden mukaisesti, kunnes ne saavuttavat pisteen, jossa nettodiffuusio päättyy - tässä vaiheessa tasapaino on saavutettu. Ionien tapauksessa liikkeeseen vaikuttaa myös kuorma.

Ainoa tapaus, jossa ionien jakautuminen kalvon molemmilla puolilla on todellisessa tasapainossa, kun solu on kuollut. Kaikki elävät solut sijoittavat suuren määrän kemiallista energiaa liuenneiden aineiden pitoisuuksien ylläpitämiseksi tasapainosta.

Näiden prosessien pitämiseen käytetty energia on ATP -molekyyli. ATP: ksi lyhennetty adenosiinin tryfosfaatti on perustavanlaatuinen energiamolekyyli soluprosesseissa.

Aktiiviset kuljetusominaisuudet

Aktiivinen kuljetus voi toimia pitoisuusgradientteja vastaan ​​riippumatta siitä, kuinka merkit nämä ovat - tämä ominaisuus on selvää natriumkaliumpumpun selittämisellä (katso myöhemmin).

Aktiiviset kuljetusmekanismit voivat liikuttaa useampaa kuin yhden tyyppistä molekyyliä samanaikaisesti. Aktiivista kuljetusta varten käytetään samaa luokitusta, joka on mainittu useiden molekyylien kuljetukselle passiivisessa kuljetuksessa: Simport ja antiporte.

Näiden pumppujen tekemä kuljetus voidaan estää levittämällä molekyylejä, jotka estävät spesifisesti tärkeitä kohtia proteiinissa.

Kuljetuskinetiikka on Michaelis -mente -tyyppiä. Molemmat käyttäytymiset - joidenkin molekyylin ja kinetiikan estäminen - ovat entsymaattisten reaktioiden tyypillisiä ominaisuuksia.

Lopuksi järjestelmässä on oltava erityiset entsyymit, jotka voivat hydrolysoida ATP -molekyylin, kuten ATPASAS. Tämä on mekanismi, jolla järjestelmä saa sille ominaisen energian.

Kuljetus selektiivisyys

Kyseiset pumput ovat erittäin valikoivia kuljetettavissa molekyyleissä. Esimerkiksi, jos pumppu on natrium -ionikuljetin, älä ota litiumioneja, vaikka molemmat ionit ovat kooltaan hyvin samankaltaisia.

Voi palvella sinua: Prok Cell

Oletetaan, että proteiinit hallitsevat.

On tiedossa, että suuret ionit onnistuvat kuivumaan helposti, jos vertaamme niitä pieneen ioniin. Siten heikkojen polaarikeskuksilla varustettu huokos käyttää mieluiten suuria ioneja.

Vastoin kanavia, joissa on voimakkaasti ladattuja keskuksia, vuorovaikutus kuivuneiden ionien kanssa on vallitseva.

Aktiivinen kuljetusesimerkki: Natrium - kaliumpumppu

Aktiivisten kuljetusmekanismien selittämiseksi on parasta tehdä se parhaiten tutkitulla mallilla: natrium - kaliumpumppu.

Solulle silmiinpistävä ominaisuus on kyky ylläpitää selkeitä natriumionien kaltevuuksia (Na NA⁺) ja kalium (k⁺-A.

Fysiologisessa ympäristössä kaliumpitoisuus solujen sisällä on 10 - 20 kertaa korkeampi kuin solujen ulkopuolella. Sitä vastoin natriumioulit ovat paljon keskittyneet solunulkoiseen ympäristöön.

Ionien passiivisesti hallitsevien periaatteiden perusteella se olisi mahdotonta.

Pumppu muodostuu ATPASA -tyypin proteiinikompleksista, joka on ankkuroitu kaikkien eläinsolujen plasmamembraaniin. Tällä on ammattiliittopaikkoja sekä ioneille ja se vastaa energiainjektiokuljetuksista.

Kuinka pumppu toimii?

Tässä järjestelmässä on kaksi tekijää, jotka määrittävät ionien liikkumisen solun ja solunulkoisten osastojen välillä. Ensimmäinen on nopeus, jolla natriumkaliumpumppu toimii, ja toinen tekijä on nopeus, jolla ioni pääsee soluun uudelleen (natriumin tapauksessa) passiivisilla diffuusiotapahtumilla.

Tällä tavoin nopeus, jolla ionit pääsevät soluolosuhteisiin, nopeudella, jolla pumpun on toimittava asianmukaisen ionipitoisuuden ylläpitämiseksi.

Pumpun toiminta riippuu sarjasta konformaatiomuutoksia proteiinissa, joka vastaa ionien kuljettamisesta. Jokainen ATP -molekyyli hydrolysoidaan suoraan, prosessissa kolme natriumioonia poistuu solusta ja samanaikaisesti kaksi kalium -ionia tulee soluympäristöön.

Massakuljetus

Se on toisen tyyppinen aktiivinen kuljetus, joka auttaa makromolekyylien, kuten polysakkaridien ja proteiinien, liikkeessä. Voidaan antaa:

-Endosytoosi

Endosytoosiprosesseja on kolme: fagosytoosi, pinosyytti ja endosytoosi, joka välittää yhdistämällä:

Fagosytoosi

Fagosytoosi Kuljetustyyppi, jossa kiinteä hiukkas kattaa sappirakon tai fagosomin, joka muodostuu sulatetuilla pseudopodeilla. Se, että sappirakon sisällä jäävät kiinteät hiukkaset pilkotaan entsyymeillä ja saavuttaa siten solun sisätilan.

Tällä tavalla valkosolut toimivat kehossa; Puolustusmekanismina fagosyyttibakteerit ja vieraat kappaleet.

Pinosytoosi

Alkueläinten ravitsemus. Pinosytoosi. Kuva: Jacek FH (johdettu Mariana Ruiz Villarrealista). Otettu ja muokattu https: // commons.Wikimedia.org/wiki/tiedosto: pinosytoosi.SVG.

Pinosytoosi tapahtuu, kun kuljetettava aine on solunulkoisen nesteen pisaro tai vesikkelia.

Endosytoosi vastaanottimen kautta

Se on pinosytoosi samanlainen prosessi, mutta tässä tapauksessa kalvon tunkeutuminen tapahtuu, kun tietty molekyyli (linkitys) sitoutuu kalvoreseptoriin.

Useat endosyyttiset vesikkelit sitoutuvat ja muodostavat suuremman rakenteen, jota kutsutaan endosomiksi, missä reseptoriligandi on erotettu. Sitten vastaanotin palaa kalvoon ja ligandi sitoutuu liposomiin, jossa se sulaa entsyymit.

-Eksosytoosi

Se on tyyppinen solujen kuljetus, jossa aine on otettava solun ulkopuolelle. Tämän prosessin aikana erittyvä sappirakon kalvo liittyy solukalvoon ja vapauttaa sappirakon sisällön.

Tällä tavoin solut eliminoivat syntetisoidut tai jäteaineet. Näin hormonit, entsyymit tai välittäjäajat vapautuvat.

Viitteet

1. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, B. JA. (2003). Biologia: Elämä maan päällä. Pearson -koulutus.
2. Donnersberger, a. B -., & Lesak, a. JA. (2002). Anatomia ja fysiologinen laboratoriokirja. Toimituksellinen palkottu.
3. Larradagoitia, L. V. (2012). Perusatomofysiologia ja patologia. Paraninfo -toimitus.
4. Randall, D., Burggren, w. W -., Burggren, w., Ranskalainen, k., & Eckert, R. (2002). Eckert Animal Fysiology. Macmillan.
5. Asui, à. M. (2005). Fyysisen aktiivisuuden ja urheilun fysiologian perusteet. Ed. Pan -American Medical.