Jenis dan karakteristik transportasi sel

Dia transportasi sel Ini menyiratkan lalu lintas dan perpindahan molekul antara interior dan eksterior sel. Pertukaran molekul antara kompartemen ini adalah fenomena penting untuk fungsi organisme yang benar, dan serangkaian peristiwa, seperti potensi membran, untuk menyebutkan beberapa.

Membran biologis tidak hanya bertanggung jawab untuk membatasi sel, mereka juga memainkan peran yang sangat diperlukan dalam lalu lintas zat. Mereka memiliki serangkaian protein yang melintasi struktur dan, dengan sangat selektif, memungkinkan masuknya molekul tertentu.

Transportasi sel diklasifikasikan ke dalam dua jenis utama, tergantung pada apakah sistem menggunakan energi atau tidak secara langsung atau tidak.

Transportasi pasif tidak memerlukan energi, dan molekul berhasil melintasi membran dengan difusi pasif, melalui saluran air atau dengan cara molekul yang diangkut. Arah transportasi aktif ditentukan secara eksklusif oleh gradien konsentrasi antara kedua sisi membran.

Sebaliknya, jenis transportasi kedua jika membutuhkan energi dan disebut transportasi aktif. Berkat energi yang disuntikkan ke dalam sistem, pompa dapat menggerakkan molekul terhadap gradien konsentrasi mereka. Contoh yang paling menonjol dalam literatur adalah natrium - bom kalium.

Basis teoretis

-Membran sel

Untuk memahami bagaimana lalu lintas zat dan molekul antara sel dan kompartemen yang berdekatan terjadi, perlu untuk menganalisis struktur dan komposisi membran biologis.

-Lipid di membran

Oleh jpablo cad [cc by 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)], dari Wikimedia Commons

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

Ini terdiri dari kepala kutub dan ekor apolar. Membran terdiri dari dua lapisan fosfolipid - "lipid bicapas" - di mana ekor dikelompokkan di dalam dan kepala memberikan ke wajah ekstra dan intraseluler.

Molekul yang memiliki area kutub dan apolar disebut amfipatic. Properti ini sangat penting untuk organisasi spasial komponen lipid di dalam membran.

Struktur ini dibagikan oleh selaput di sekitar kompartemen subseluler. Ingatlah bahwa juga mitokondria, kloroplas, vesikel dan organel lainnya dikelilingi oleh membran.

Selain fosfogliserida atau fosfolipid, membrannya kaya akan sphingolipid, yang telah membentuk kerangka untuk molekul yang disebut sphinxine dan sterol. Dalam kelompok terakhir ini kami menemukan kolesterol, lipid yang memodulasi sifat -sifat membran, seperti fluiditasnya.

-Protein dalam membran

Gambar 1. Skema model mosaik cairan. Sumber: Oleh Ladyofhats Mariana Ruiz, Terjemahan Pilar Saenz [Domain Publik], via Wikimedia Commons

Membran adalah struktur dinamis, yang mengandung banyak protein di dalamnya. Protein membran bertindak sebagai semacam "penjaga gawang" atau "penjaga" molekuler, yang mendefinisikan dengan selektivitas hebat yang masuk dan yang meninggalkan sel.

Untuk alasan ini, dikatakan bahwa selaput itu semipermeable, karena beberapa senyawa berhasil masuk dan yang lain tidak.

Tidak semua protein yang ada di membran bertanggung jawab untuk memediasi lalu lintas. Lainnya bertanggung jawab untuk menangkap sinyal eksternal yang menghasilkan respons seluler terhadap rangsangan eksternal.

-Selektivitas Membran

Interior lipid membran sangat hidrofobik, yang menjadikan membran entitas yang sangat tahan air untuk lewatnya molekul polar atau hidrofilik (istilah ini berarti "jatuh cinta dengan air").

Ini menyiratkan kesulitan tambahan untuk berlalunya molekul kutub. Namun, lalu lintas molekul hydrosoluble diperlukan, sehingga sel -sel memiliki serangkaian mekanisme transportasi yang memungkinkan perpindahan efektif zat -zat ini antara sel dan lingkungan eksternal mereka.

Demikian pula, molekul besar, seperti protein, harus diangkut dan membutuhkan sistem khusus.

-Difusi dan osmosis

Gerakan partikel melalui membran sel terjadi mengikuti prinsip -prinsip fisik berikut.

Prinsip -prinsip ini adalah difusi dan osmosis dan berlaku untuk pergerakan zat terlarut dan pelarut dalam suatu larutan melalui membran semipermeabel - seperti membran biologis yang ditemukan dalam sel hidup.

Difusi adalah proses yang menyiratkan pergerakan termal acak dari partikel yang ditangguhkan dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi yang lebih rendah. Ada ekspresi matematika yang berupaya menggambarkan proses dan disebut persamaan difusi fick, tetapi kami tidak akan menyelidikinya.

Dengan konsep ini dalam pikiran, kita dapat menentukan istilah permeabilitas, yang mengacu pada laju di mana suatu zat mengelola untuk menembus membran secara pasif di bawah serangkaian kondisi konkret.

Di sisi lain, air juga bergerak mendukung gradien konsentrasinya dalam fenomena yang disebut osmosis. Meskipun tampaknya tidak perlu merujuk pada konsentrasi air, kita harus memahami bahwa cairan vital berperilaku seperti zat lain, dalam hal difusinya.

Dapat melayani Anda: reseptor insulin: karakteristik, struktur, fungsi

-Tonisitas

Dengan mempertimbangkan fenomena fisik yang dijelaskan, konsentrasi yang ada baik di dalam sel maupun di luar negeri akan menentukan arah transportasi.

Dengan demikian, tonikitas larutan adalah respons sel yang direndam dalam suatu larutan. Ada beberapa terminologi yang diterapkan pada skenario ini:

Isotonik

Sel, jaringan, atau larutan adalah isotonik sehubungan dengan yang lain jika konsentrasi yang sama di kedua elemen. Dalam konteks fisiologis, sel yang terbenam dalam lingkungan isotonik tidak akan mengalami perubahan apa pun.

Hipotonik

Solusi hipotonik sehubungan dengan sel jika konsentrasi zat terlarut lebih rendah di luar negeri - yaitu, sel memiliki lebih banyak zat terlarut. Dalam hal ini, tren air adalah memasuki sel.

Jika kita meletakkan sel darah merah di air suling (yang bebas dari zat terlarut), air akan masuk sampai mereka meledak. Fenomena ini disebut hemolisis.

Hipertonik

Solusi adalah hipertonik sehubungan dengan sel jika konsentrasi zat terlarut lebih tinggi di luar negeri - yaitu, sel memiliki lebih sedikit zat terlarut.

Dalam hal ini, tren air adalah keluar dari sel. Jika kita meletakkan sel darah merah dalam larutan yang lebih terkonsentrasi, air sel darah cenderung keluar dan sel memperoleh penampilan yang kusut.

Ketiga konsep ini memiliki relevansi biologis. Misalnya, telur organisme laut harus isotonik sehubungan dengan air laut agar tidak meledak dan tidak kehilangan air.

Demikian pula, parasit yang hidup dalam darah mamalia harus memiliki konsentrasi zat terlarut yang mirip dengan lingkungan tempat mereka berkembang.

-Pengaruh listrik

Ketika kita berbicara tentang ion, yang merupakan partikel bermuatan, gerakan melalui membran tidak diarahkan secara eksklusif oleh gradien konsentrasi. Dalam sistem ini Anda harus memperhitungkan beban zat terlarut.

Ion cenderung menjauh dari daerah di mana konsentrasi tinggi (seperti yang dijelaskan dalam bagian osmosis dan difusi), dan juga jika ion negatif akan maju ke daerah di mana ada potensi negatif yang tumbuh negatif. Ingatlah bahwa beban yang berbeda menarik, dan beban yang sama mengusir.

Untuk memprediksi perilaku ion, kita harus menambahkan kekuatan gabungan gradien konsentrasi dan gradien listrik. Parameter baru ini disebut gradien elektrokimia bersih.

Jenis transportasi sel diklasifikasikan tergantung pada penggunaan - atau tidak - energi oleh sistem dalam gerakan pasif dan aktif. Selanjutnya kita akan menjelaskan masing -masing secara detail:

Transportasi Pasif Transmembran

Gerakan pasif melalui membran melibatkan pengesahan molekul tanpa kebutuhan langsung akan energi. Karena sistem ini tidak melibatkan energi, itu tergantung secara eksklusif pada gradien konsentrasi (termasuk listrik) yang ada melalui membran plasma.

Meskipun energi yang bertanggung jawab untuk pergerakan partikel disimpan dalam gradien tersebut, tepat dan nyaman untuk terus mempertimbangkan proses tersebut sebagai kewajiban.

Ada tiga jalur dasar di mana molekul dapat melakukan perjalanan dari satu sisi secara pasif:

Difusi sederhana

Cara paling sederhana dan paling intuitif untuk mengangkut zat terlarut adalah dengan melintasi membran mengikuti gradien yang disebutkan di atas.

Molekul menyebar melalui membran plasma, mengesampingkan fase berair, larut dalam bagian lipid, dan akhirnya memasuki bagian air seluler interior seluler. Hal yang sama dapat terjadi di arah yang berlawanan, dari dalam sel keluar.

Langkah yang efisien melalui membran akan menentukan tingkat energi termal yang dimiliki sistem. Jika cukup tinggi, molekul dapat melintasi membran.

Terlihat secara lebih rinci, molekul harus merusak semua ikatan hidrogen yang terbentuk dalam fase air untuk dapat bergerak ke fase lipid. Acara ini membutuhkan 5 kkal energi kinetik untuk setiap tautan saat ini.

Faktor berikutnya yang perlu diperhitungkan adalah kelarutan molekul di zona lipid. Mobilitas dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti berat molekul dan bentuk molekul.

Kinetika bagian difusi sederhana menunjukkan kinetika non -saturasi. Ini berarti bahwa pintu masuk meningkat sebanding dengan konsentrasi zat terlarut yang akan diangkut di daerah ekstraseluler.

Saluran berair

Alternatif kedua molekul bagian. Saluran -saluran ini adalah sejenis pori -pori yang memungkinkan molekul lewat, menghindari kontak dengan daerah hidrofobik.

Molekul bermuatan tertentu berhasil memasuki sel mengikuti gradien konsentrasi mereka. Berkat sistem saluran yang penuh air ini, selaputnya sangat tahan terhadap ion. Di dalam molekul -molekul ini natrium, kalium, kalsium dan klorin menonjol.

Dapat melayani Anda: leukoplas

Molekul Konveyor

Alternatif terakhir adalah kombinasi zat terlarut yang menarik dengan molekul konveyor yang menutupi sifat hidrofiliknya, untuk mencapai bagian ini melalui bagian yang kaya dalam lipid membran.

Transporter meningkatkan kelarutan lipid molekul yang membutuhkan diangkut dan mendukung lorongnya demi gradien konsentrasi atau gradien elektrokimia.

Protein pengangkut ini bekerja dengan cara yang berbeda. Dalam kasus paling sederhana, zat terlarut ditransfer dari satu sisi membran ke yang lain. Orang ini disebut uniporte. Sebaliknya, jika zat terlarut lain diangkut secara bersamaan, atau digabungkan, konveyor disebut digabungkan.

Jika konveyor yang digabungkan memobilisasi dua molekul dalam arah yang sama adalah sinpor dan jika terjadi pada arah yang berlawanan, konveyornya antiporte.

Osmosa

Osmose2-Fr.PNG: Pekerjaan Psikotikderivatif: Ortisa [CC-BE-SA-3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/) atau gfdl (http: // www.gnu.Org/copyleft/fdl.html)], melalui Wikimedia Commons

Ini adalah jenis transportasi sel di mana pelarut melewati selektif melalui membran semipermeabel.

Air, misalnya, cenderung bergerak di sebelah sel di mana konsentrasinya lebih rendah. Gerakan air di jalur itu menghasilkan tekanan yang disebut tekanan osmotik.

Tekanan ini diperlukan untuk mengatur konsentrasi zat sel, yang kemudian mempengaruhi bentuk sel.

Ultrafiltrasi

Dalam hal ini, pergerakan beberapa zat terlarut dihasilkan oleh efek tekanan hidrostatik, dari luas tekanan yang lebih besar ke tekanan terendah. Dalam tubuh manusia, proses ini terjadi di ginjal berkat tekanan darah yang dihasilkan oleh jantung.

Dengan cara ini air, urea, dll., beralih dari sel ke urin; dan hormon, vitamin, dll., Mereka tinggal di dalam darah. Mekanisme ini juga dikenal sebagai nama dialisis.

Difusi yang terfasilitasi

Difusi yang terfasilitasi

Ada zat dengan molekul yang sangat besar (seperti glukosa dan monosakarida lainnya), yang membutuhkan protein konveyor untuk menyebar. Difusi ini lebih cepat daripada difusi sederhana dan tergantung pada:

• Gradien konsentrasi zat.
• Jumlah protein konveyor yang ada di dalam sel.
• Kecepatan protein hadir.

Salah satu protein konveyor ini adalah insulin, yang memfasilitasi difusi glukosa, mengurangi konsentrasinya dalam darah.

Transportasi Aktif Transmembran

Sejauh ini kami telah membahas perjalanan molekul yang berbeda melalui saluran tanpa biaya energi. Dalam peristiwa ini, satu -satunya biaya adalah menghasilkan energi potensial dalam bentuk konsentrasi diferensial di kedua sisi membran.

Dengan cara ini, alamat transport ditentukan oleh gradien yang ada. Zat terlarut mulai diangkut mengikuti prinsip -prinsip difusi yang disebutkan di atas, sampai mereka mencapai titik di mana difusi bersih berakhir - pada titik ini keseimbangan telah tercapai. Dalam kasus ion, gerakan ini juga dipengaruhi oleh beban.

Namun, dalam satu -satunya kasus di mana distribusi ion di kedua sisi membran dalam keseimbangan nyata adalah saat sel mati. Semua sel hidup menginvestasikan sejumlah besar energi kimia untuk mempertahankan konsentrasi zat terlarut dari keseimbangan.

Energi yang digunakan untuk menjaga proses ini aktif adalah molekul ATP. Tryphosphate adenosine, disingkat ATP, adalah molekul energi mendasar dalam proses seluler.

Karakteristik transportasi aktif

Transportasi aktif dapat bertindak terhadap gradien konsentrasi, terlepas dari seberapa ditandai ini - properti ini akan jelas dengan penjelasan pompa kalium natrium (lihat nanti).

Mekanisme transportasi aktif dapat memindahkan lebih dari satu jenis molekul secara bersamaan. Untuk transportasi aktif, klasifikasi yang sama yang disebutkan untuk pengangkutan beberapa molekul secara bersamaan dalam transportasi pasif digunakan: Support dan Antiporte.

Transportasi yang dibuat oleh pompa ini dapat dihambat dengan menerapkan molekul yang secara khusus memblokir situs penting dalam protein.

Kinetika transportasi adalah tipe Michaelis -mente. Kedua perilaku - dihambat oleh beberapa molekul dan kinetika - adalah karakteristik khas dari reaksi enzimatik.

Akhirnya, sistem harus memiliki enzim spesifik yang dapat menghidrolisis molekul ATP, seperti ATPASA. Ini adalah mekanisme yang digunakan sistem untuk mendapatkan energi yang menjadi ciri khasnya.

Selektivitas Transportasi

Pompa yang terlibat sangat selektif dalam molekul yang akan diangkut. Misalnya, jika pompa adalah konveyor ion natrium, bukan mengambil ion lithium, meskipun kedua ion sangat mirip.

Dapat melayani Anda: sel prok

Diperkirakan bahwa protein mengelola.

Diketahui bahwa ion besar berhasil mengalami dehidrasi dengan mudah, jika kita membandingkannya dengan ion kecil. Dengan demikian, pori dengan pusat kutub yang lemah akan menggunakan ion besar, lebih disukai.

Berlawanan dengan saluran dengan pusat yang sangat dimuat, interaksi dengan ion dehidrasi mendominasi.

Contoh Transportasi Aktif: Sodium - Pompa Kalium

Untuk menjelaskan mekanisme transportasi aktif, yang terbaik adalah melakukannya dengan model yang paling banyak dipelajari: pompa kalium natrium.

Karakteristik sel yang mencolok adalah kemampuan untuk mempertahankan gradien ion natrium yang nyata (NA⁺) dan kalium (k⁺).

Di lingkungan fisiologis, konsentrasi kalium di dalam sel adalah 10 hingga 20 kali lebih tinggi dari di luar sel. Sebaliknya, ion natrium jauh lebih terkonsentrasi di lingkungan ekstraseluler.

Dengan prinsip -prinsip yang mengatur pergerakan ion secara pasif, itu tidak mungkin.

Pompa dibentuk oleh kompleks protein dari tipe ATPASA yang berlabuh ke membran plasma semua sel hewan. Ini memiliki situs serikat untuk kedua ion dan bertanggung jawab atas transportasi injeksi energi.

Bagaimana cara kerja pompa?

Dalam sistem ini, ada dua faktor yang menentukan pergerakan ion antara kompartemen seluler dan ekstraseluler. Yang pertama adalah kecepatan di mana pompa natrium - kalium bertindak, dan faktor kedua adalah kecepatan di mana ion dapat memasuki sel lagi (dalam kasus natrium), dengan peristiwa difusi pasif.

Dengan cara ini, kecepatan di mana ion memasuki kondisi sel, kecepatan di mana pompa harus bekerja untuk mempertahankan konsentrasi ion yang sesuai.

Pengoperasian pompa tergantung pada serangkaian perubahan konformasi dalam protein yang bertanggung jawab untuk mengangkut ion. Setiap molekul ATP secara langsung dihidrolisis, dalam proses tiga ion natrium meninggalkan sel dan pada saat yang sama dua ion kalium masuk ke lingkungan seluler.

Transportasi Massal

Ini adalah jenis transportasi aktif lain yang membantu dalam pergerakan makromolekul, seperti polisakarida dan protein. Dapat diberikan oleh:

-Endositosis

Ada tiga proses endositosis: fagositosis, pinosit dan endositosis yang dimediasi dengan menghubungkan:

Fagositosis

Fagositosis Jenis transportasi di mana partikel padat ditutupi oleh kandung empedu atau fagosom yang dibentuk oleh pseudopoda yang menyatu. Partikel padat yang tetap berada di dalam kandung empedu dicerna oleh enzim dan dengan demikian mencapai bagian dalam sel.

Dengan cara ini, sel darah putih bekerja di dalam tubuh; Bakteri fagosit dan benda asing sebagai mekanisme pertahanan.

Pinositosis

Nutrisi Protozoa. Pinositosis. Gambar: Jacek FH (berasal dari Mariana Ruiz Villarreal). Diambil dan diedit dari https: // commons.Wikimedia.org/wiki/file: pinocytosis.SVG.

Pinositosis terjadi ketika zat yang akan diangkut adalah tetesan atau vesikel cairan ekstraseluler, dan membran menciptakan kandung empedu pinositik di mana kandungan kandung empedu atau setetes diproses untuk kembali ke permukaan sel sel sel.

Endositosis melalui penerima

Ini adalah proses yang mirip dengan pinositosis, tetapi dalam hal ini invaginasi membran terjadi ketika molekul tertentu (menghubungkan), mengikat ke reseptor membran.

Beberapa vesikel endositik mengikat dan membentuk struktur yang lebih besar yang disebut endosom, yang merupakan tempat ligan reseptor dipisahkan. Kemudian, penerima kembali ke membran dan ligan berikatan dengan liposom yang dicerna oleh enzim.

-Eksositosis

Ini adalah jenis transportasi sel di mana zat harus diambil di luar sel. Selama proses ini, membran kandung empedu sekretori bergabung dengan membran sel dan melepaskan isi kandung empedu.

Dengan cara ini sel menghilangkan zat yang disintesis atau limbah. Ini juga bagaimana hormon, enzim atau neurotransmiter melepaskan.

Referensi

1. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. DAN. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
2. Donnersberger, a. B., & Lesak, a. DAN. (2002). Buku Laboratorium Anatomi dan Fisiologi. Editorial Payotribo.
3. Larradagoitia, l. V. (2012). Anatomofisiologi dan Patologi Dasar. Editorial Paraninfo.
4. Randall, d., Burggren, w. W., Burggren, w., Prancis, k., & Eckert, R. (2002). Fisiologi Hewan Eckert. Macmillan.
5. Hidup, à. M. (2005). Dasar -dasar fisiologi aktivitas fisik dan olahraga. Ed. Pan -American Medical.