몫:
세포 수송 유형 및 특성
그 셀룰러 전송 그것은 세포의 내부와 외부 사이의 분자들의 이동과 이동을 포함한다. 이 구획들 사이의 분자 교환은 유기체의 올바른 기능을위한 필수적인 현상이며, 막 잠재력과 같은 일련의 사건을 중재한다..
생물학적 멤브레인은 세포 경계를 결정할뿐만 아니라 물질의 이동에 없어서는 안될 역할을합니다. 그들은 구조를 횡단하고 매우 선택적으로 특정 분자의 진입을 허용하거나 금지하는 일련의 단백질을 가지고있다..
세포 수송은 에너지가 직접적으로 에너지를 사용하는지의 여부에 따라 두 가지 주요 유형으로 분류됩니다.
수동 수송은 에너지를 필요로하지 않으며, 분자는 수성 채널 또는 운반 된 분자에 의해 수동 확산에 의해 막을 가로 지르는 것을 처리한다. 능동 수송의 방향은 막의 양 측면 사이의 농도 구배에 의해서만 결정된다.
대조적으로, 두 번째 유형의 운송은 에너지를 필요로하며 능동 운송이라고합니다. 시스템에 주입 된 에너지 덕분에 펌프는 분자를 농도 구배에 따라 움직일 수 있습니다. 문헌에서 가장 주목할만한 사례는 나트륨 - 칼륨 펌프.
색인
- 1 이론적 근거
- 1.1 - 세포막
- 1.2 - 세포막의 지질
- 멤브레인의 단백질 1.3
- 1.4 - 막의 선택성
- 1.5 - 확산과 삼투
- 1.6 - 토닉
- 1.7 - 전기 영향
- 2 막 횡단 수동 수송
- 2.1 간단한 방송
- 2.2 수성 채널
- 2.3 분자 transportadora
- 2.4 삼투
- 2.5 한외 여과
- 2.6 촉진 된 보급
- 3 트랜스 멤브레인 활성 수송
- 3.1 능동 수송의 특성
- 3.2 운송 선택도
- 3.3 능동 수송의 예 : 나트륨 - 칼륨 펌프
- 3.4 펌프 작동 원리?
- 4 대중 교통
- 4.1 - 엔도 사이토 시스
- 4.2 - 세포 사멸
- 5 참고
이론적 근거
-세포막
세포와 인접한 구획 사이에서 물질 및 분자의 트래 피킹이 어떻게 발생 하는지를 이해하려면 생물막의 구조와 구성을 분석해야합니다.
-세포막의 지질
세포는 지질 특성의 얇고 복잡한 막으로 둘러싸여 있습니다. 기본 성분은 인지질이다..
이들은 극지 머리와 무형 꼬리로 구성됩니다. 막은 두 개의 인지질 층으로 구성되어 있습니다 - 지질 이중층 (lipid bilayers) - 꼬리가 내부로 그룹화되고 머리가 여분의 세포 내 얼굴을 나타냅니다.
극성 및 무극성 영역을 모두 갖는 분자를 양친 매성 (amphipathic)이라고합니다. 이 특성은 막 내부의 지질 성분의 공간적 구성에 결정적이다.
이 구조는 세포 내 구획을 둘러싸는 멤브레인에 의해 공유됩니다. 미토콘드리아, 엽록체, 소포 및 기타 세포 소기관도 막으로 둘러싸여 있음을 기억하십시오..
포스 포 글리세리드 (phosphoglyceride) 또는 인지질 (phospholipid) 이외에, 막은 스핑 고지 질 (sphingolipid)이 풍부하며 스 핑고 신 (sphingosine)과 스테롤 (sterol)이라는 분자에서 골격이 형성됩니다. 이 마지막 그룹에서 우리는 콜레스테롤, 막의 성질을 조절하는 지질을 발견했습니다..
-막에있는 단백질
막은 내부에 여러 개의 단백질을 포함하는 동적 인 구조입니다. 막의 단백질은 "게이트 키퍼 (gatekeepers)"또는 "가드 (guard)"분자의 일종으로 작용합니다.이 분자는 세포에 들어서고 떠나는 사람의 선택성이 뛰어나다 고 정의합니다..
이러한 이유 때문에 멤브레인은 반투막 (semipermeable)이기 때문에 일부 화합물은 들어갈 수 있고 그렇지 않은 화합물도 있습니다..
막에있는 모든 단백질이 교통 매개를 담당하는 것은 아닙니다. 다른 이들은 외부 자극에 대한 세포 반응을 일으키는 외부 신호의 포획을 담당합니다.
-막의 선택도
막의 지질 내부는 매우 소수성이어서 극성 또는 친수성 분자의 통과에 막이 매우 불 투과성이됩니다 (이 용어는 "물과 사랑에 빠져 있음"을 의미 함)..
이것은 극성 분자의 통과에 추가적인 어려움을 의미합니다. 그러나 수용성 분자의 이동이 필요하므로 세포는 세포와 외부 환경 사이에서 이러한 물질의 효과적인 이동을 허용하는 일련의 전달 메커니즘을 가지고 있습니다..
같은 방법으로, 단백질과 같은 큰 분자는 수송되어야하고 특별한 시스템이 필요합니다.
-확산과 삼투
세포막을 통한 입자의 이동은 다음과 같은 물리적 원리에 따라 발생합니다.
이 원리는 확산과 삼투이며, 살아있는 세포에서 발견되는 생물막과 같은 반투막을 통해 용액 내 용질과 용매의 이동에 적용됩니다..
확산은 고농도 영역에서 부유하는 입자가 저농도 영역으로 무작위로 열 이동하는 과정을 의미합니다. 프로세스를 설명하고 Fick의 확산 방정식이라고하는 수학적 표현이 있지만 우리는 그것에 들어가지 않을 것입니다..
이 개념을 염두에두고, 우리는 투과성이라는 용어를 정의 할 수 있습니다. 이것은 투과성을 말합니다. 이것은 물질이 일련의 구체적인 조건 하에서 수동적으로 멤브레인을 통과하는 속도를 의미합니다.
다른 한편, 물은 또한 삼투라고 불리는 현상에서 농도 구배에 유리하게 움직입니다. 물의 농도를 언급하는 것이 정확하지는 않지만 중요한 액체는 그 물질의 확산 측면에서 다른 물질과 같이 행동한다는 것을 이해해야합니다.
-토닉
기술 된 물리적 현상을 고려하면, 세포 내부와 외부 모두에 존재하는 농도는 수송 방향을 결정할 것이다.
따라서 용액의 강도 (tonicity)는 용액에 잠긴 세포의 반응입니다. 이 시나리오에 적용되는 몇 가지 용어가 있습니다.
등장 성
세포, 조직 또는 용액은 두 요소가 같은 농도라면 다른 것과 관련하여 등장 성이다. 생리 학적 맥락에서, 등장 성 환경에 잠겨있는 세포는 어떠한 변화도 겪지 않을 것입니다.
저주
용질의 농도가 바깥 쪽보다 낮 으면 용액이 세포에 비해 저 용성입니다. 즉 용질이 많습니다. 이 경우 물의 경향은 셀에 들어가는 것입니다..
적혈구를 증류수 (용질이 없음)에 넣으면 물이 터질 때까지 들어갑니다. 이 현상을 용혈이라고합니다..
하이퍼 토닉
용질의 농도가 외부보다 높으면 용액이 세포에 대해 과다 증강된다. 즉, 세포의 용질이 더 적다..
이 경우, 물의 경향은 셀을 떠나는 것입니다. 우리가 적혈구를 더 농축 된 용액에 넣으면 작은 구체의 물이 나오고 세포는 주름진 모습을 얻습니다.
이 세 가지 개념은 생물학적으로 관련이 있습니다. 예를 들어, 해양 유기체의 알은 파열되지 않고 물도 잃지 않도록 해수에 대해 등장 성이어야합니다.
마찬가지로, 포유류의 혈액 속에 서식하는 기생충은 발생하는 매개체와 유사한 용질이 있어야합니다..
-전기 영향
하전 된 입자 인 이온을 말할 때, 막을 통과하는 움직임은 농도 구배에 의해서만 지시되는 것은 아닙니다. 이 시스템에서는 용질의 부하를 고려해야합니다.
이온은 농도가 높은 지역 (삼투 및 확산에 대한 섹션에서 설명한 바와 같이)에서 멀리 이동하는 경향이 있으며, 이온이 음수이면 증가하는 음의 잠재력이있는 지역으로 이동합니다. 서로 다른 요금이 매겨지고 균등 요금이 반발한다는 점을 기억하십시오..
이온의 거동을 예측하기 위해서는 농도 구배와 전기 구배의 결합 된 힘을 더해야합니다. 이 새로운 매개 변수는 순 전기 화학적 경사도.
세포 수송의 유형은 수동 및 능동적 운동에서 시스템의 에너지 사용 여부에 따라 분류됩니다. 아래에서 각각에 대해 자세히 설명합니다.
막 횡단 수동 수송
막을 통한 수동적 움직임은 에너지를 직접 필요로하지 않고 분자가 통과하는 것을 포함한다. 이러한 시스템은 에너지를 포함하지 않기 때문에, 전 기 막을 통해 존재하는 농도 구배 (전기를 포함하여)에만 의존합니다.
입자의 이동을 담당하는 에너지가 이러한 기울기에 저장되어 있지만 수동으로 프로세스를 계속 고려하는 것이 적절하고 편리합니다.
분자가 수동적으로 한쪽에서 다른쪽으로 통과 할 수있는 3 개의 기본 경로가 있습니다.
단순 확산
용질을 운반하는 가장 단순하고 가장 직관적 인 방법은 위에서 언급 한 기울기에 따라 멤브레인을 횡단하는 것입니다..
분자는 원형질막을 통해 확산되어 수 성상을 제쳐 놓고 지질 부분에 용해되고 마지막으로 세포 내부의 수성 부분으로 들어간다. 반대 방향으로도 세포 내부에서 외부로 일어날 수있다..
막을 통한 효율적인 통과는 시스템이 보유하는 열에너지 수준을 결정합니다. 분자량이 충분히 높으면 분자는 막을 통과 할 수 있습니다..
더 자세하게 보면, 분자는 지질 상으로 이동할 수 있도록 수 성상에서 형성된 모든 수소 결합을 끊어야합니다. 이 이벤트는 현재 링크 당 5 kcal의 운동 에너지가 필요합니다..
고려해야 할 다음 요소는 지질 영역에서 분자의 용해도이다. 이동성은 분자의 분자량 및 형태와 같은 다양한 인자에 의해 영향을받습니다.
간단한 확산 단계의 반응 속도는 비 포화 반응 속도를 나타낸다. 이것은 입력이 세포 외 영역에서 운반 될 용질의 농도에 비례하여 증가 함을 의미한다.
수성 채널
수동적 경로를 통해 분자를 전달하는 두 번째 대안은 막에 위치한 수성 채널을 통과하는 것입니다. 이러한 채널은 소수성 영역과의 접촉을 피하면서 분자의 통과를 허용하는 일종의 공극이다.
특정의 하전 된 분자는 그 농도 구배에 따라 세포에 들어가게된다. 물로 채워진 채널 시스템 덕분에 막은 이온을 매우 투과하지 못합니다. 이러한 분자 내에서 나트륨, 칼륨, 칼슘 및 염소가 우수합니다..
컨베이어 분자
마지막 대안은 막의 지질이 풍부한 부분을 통한 통과를 달성 할 수 있도록 친수성을 가리는 운반 분자와 관심있는 용질의 조합입니다.
트랜스 포터는 운반 될 필요가있는 분자의 지질 용해도를 증가시키고 농도 구배 또는 전기 화학적 구배에 유리하게 통과를 선호한다.
이 운반체 단백질은 다른 방식으로 작용합니다. 가장 단순한 경우에는 용질이 멤브레인의 한면에서 다른면으로 전달됩니다. 이 유형을 지원이라고합니다. 반대로, 다른 용질이 동시에 수송되거나 결합되는 경우, 수송자는 트레일러 라 불린다..
결합 된 컨베이어가 두 분자를 같은 방향으로 움직이면 그것은 심 포트 (simport)이며 반대 방향으로 수행하면 컨베이어는 반대 방향입니다.
삼투
이것은 용매가 반투막을 통해 선택적으로 통과하는 세포 수송의 유형입니다.
예를 들어, 물은 농도가 낮은 셀 옆을 지나가는 경향이 있습니다. 그 경로에서 물의 움직임은 삼투압.
이 압력은 세포의 물질 농도를 조절하는 데 필요하며 세포의 모양에 영향을 미칩니다.
한외 여과
이 경우 일부 용질의 움직임은 최고 압력 영역에서 최저 압력까지의 정수압의 영향에 의해 생성됩니다. 인체에서이 과정은 심장에서 생성 된 혈압 덕분에 신장에서 일어납니다..
이런 식으로 물, 우레아 등은 세포에서 소변으로 이동합니다. 호르몬, 비타민 등은 혈액에 머물러 있습니다. 이 메커니즘은 투석이라고도 알려져 있습니다..
촉진 된 보급
포도당과 다른 단당류와 같은 매우 큰 분자를 가진 물질이 있으며, 운반 단백질이 필요합니다. 이 확산은 단순 확산보다 빠르며 다음에 따라 달라집니다.
- 물질의 농도 구배.
- 세포에 존재하는 운반체 단백질의 양.
- 현재 존재하는 단백질의 속도.
이 운반체 단백질 중 하나는 포도당의 확산을 촉진하고 혈중 농도를 감소시키는 인슐린입니다.
막 횡단 능동 수송
지금까지 우리는 에너지 비용없이 채널을 통해 다른 분자의 통과를 논의했습니다. 이 경우 유일한 비용은 멤브레인의 양면에 차등 농도 형태로 포텐셜 에너지를 발생시키는 것입니다.
이러한 방식으로, 이송 방향은 기존 경사도에 의해 결정됩니다. 용질은 언급 된 확산 원리에 따라 이송되기 시작합니다.이 확산은 순 확산이 끝나는 지점에 도달 할 때까지 -이 지점에서 평형에 도달했습니다. 이온의 경우, 운동은 또한 하중의 영향을받습니다.
그러나, 멤브레인의 양측에서 이온의 분포가 실제 평형 상태에있는 유일한 경우는 세포가 죽었을 때이다. 모든 살아있는 세포는 많은 양의 화학 에너지를 투자하여 용질 농도를 평형 상태에서 벗어나게합니다..
이 과정을 활성 상태로 유지하는 데 사용되는 에너지는 일반적으로 ATP 분자입니다. ATP로 약자 인 아데노신 트리 포스페이트는 세포 과정에서 기본적인 에너지 분자이다.
능동 수송의 특성
능동 수송은 농도 구배에 대해 작용할 수 있지만, 그 특성은 아무리 중요하더라도 나트륨 - 칼륨 펌프 (아래 참조)의 설명으로 명확해질 것입니다..
능동 수송 메커니즘은 한 번에 여러 종류의 분자를 이동할 수 있습니다. 능동 수송을 위해 언급 된 동일한 분류는 수동 수송에서 동시에 여러 분자의 수송에 사용된다 : simporte and antiporte.
이러한 펌프에 의해 수행되는 수송은 단백질의 중요한 부위를 특이 적으로 차단하는 분자의 적용에 의해 저해 될 수있다.
수송 동역학은 Michaelis-Menten 유형이다. 두 가지 행동 - 일부 분자에 의해 억제되고 동력학 -은 효소 반응의 전형적인 특성이다.
마지막으로, 시스템은 ATP 분자와 같은 ATP 분자를 가수 분해 할 수있는 특정 효소를 가지고 있어야합니다. 이것은 시스템이 그것을 특징 짓는 에너지를 얻는 메커니즘이다..
운송 선택도
관련된 펌프는 운송 될 분자에서 매우 선택적입니다. 예를 들어, 펌프가 나트륨 이온의 운반체 인 경우 두 이온의 크기는 매우 비슷하지만 리튬 이온은 사용하지 않습니다..
단백질은 두 가지 진단 특징을 구별 할 수 있다고 추측된다 : 분자의 탈수의 용이성과 운반자의 기공 내부의 전하와의 상호 작용.
우리가 작은 이온과 비교하면 큰 이온은 쉽게 탈수하는 것으로 알려져 있습니다. 따라서, 약한 극성 중심을 갖는 세공은 큰 이온을 사용하는 것이 바람직하며,.
반대로, 강하게 하전 된 중심을 갖는 채널에서, 탈수 이온과의 상호 작용이 우세하다.
능동 수송의 예 : 나트륨 - 칼륨 펌프
능동 수송의 메커니즘을 설명하기 위해 가장 잘 연구 된 모델 인 나트륨 - 칼륨 펌프.
세포의 두드러진 특징은 나트륨 이온 (Na+) 및 칼륨 (K+).
생리 환경에서 세포 내부의 칼륨 농도는 세포 외부보다 칼륨 농도가 10 ~ 20 배 높습니다. 대조적으로, 나트륨 이온은 세포 외 환경에서 훨씬 더 농축 된 것으로 밝혀졌다..
수동적으로 이온의 움직임을 지배하는 원리로, 이러한 농도를 유지하는 것은 불가능하기 때문에 세포는 활성 수송 시스템을 필요로하며 이것은 나트륨 - 칼륨 펌프.
펌프는 모든 동물 세포의 원형질막에 고정 된 ATPase 유형의 단백질 복합체에 의해 형성됩니다. 이것은 두 이온에 대한 결합 부위를 가지고 있으며 에너지 주입으로 수송을 담당합니다.
펌프 작동 원리?
이 시스템에는 세포와 세포 외 구획 사이의 이온 이동을 결정하는 두 가지 요인이 있습니다. 첫 번째는 나트륨 - 칼륨 펌프가 작용하는 속도이고, 두 번째 요인은 이온이 세포에 다시 들어갈 수있는 속도 (나트륨의 경우), 수동 확산 사건을 통한 속도.
이러한 방식으로, 이온이 세포로 들어가는 속도는 펌프가 적절한 이온 농도를 유지하기 위해 작동해야하는 속도를 결정합니다..
펌프의 작동은 이온 운반을 담당하는 단백질의 일련의 구조 변화에 달려 있습니다. ATP의 각 분자는 직접 가수 분해되며,이 과정에서 3 개의 나트륨 이온이 세포를 떠나고 동시에 2 개의 칼륨 이온이 세포 환경에 유입됩니다.
대중 교통
그것은 다당류와 단백질과 같은 거대 분자의 이동을 돕는 활성 수송의 또 다른 유형입니다. 다음을 통해 발생할 수 있습니다.
-엔도 사이토 시스
식이 세포 작용, 피노 사이토 시스 및 리간드 - 매개 엔도 시토 시스 :
식균 작용
식균 작용은 고체 입자가 융합 된 슈도 포드 (pseudopods)로 구성된 소포 (vesicle) 또는 phagosome으로 덮여있는 수송의 한 유형입니다. 소포 내부에 남아있는 고체 입자는 효소에 의해 소화되어 세포 내부에 도달합니다..
이 방법으로 백혈구가 몸에서 작용합니다. 방어 메커니즘으로 박테리아와 이물질을 탐식하다..
Pinocytosis
Pinocytosis는 수송 될 물질이 세포 외액의 물방울 또는 소포 일 때 발생하며, 막은 소포 또는 물방울의 함량이 처리되어 세포 표면으로 돌아 오는 pinocytic vesicle을 만듭니다..
수용체를 통한 엔도 사이토 시스
그것은 pinocytosis와 유사한 과정이지만,이 경우 특정 분자 (리간드)가 막 수용체에 결합 할 때 막의 invagination이 발생합니다.
여러 개의 endocytic vesicles가 합류되어 리간드가 수용체로부터 분리되는 엔도 좀이라 불리는 더 큰 구조를 형성합니다. 그런 다음 수용체가 막으로 돌아오고 리간드는 리포솜에 결합하여 효소로 소화됩니다.
-엑소 사이토 시스
물질이 세포 외부로 배출되어야하는 세포 수송의 한 유형입니다. 이 과정에서 분비 성 소포 막은 세포막과 결합하여 소포의 내용물을 방출합니다.
이 방법으로 세포는 합성 물질이나 폐기물을 제거합니다. 이것은 호르몬, 효소 또는 신경 전달 물질을 방출하는 방법이기도합니다.
참고 문헌
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- Donnersberger, A. B., & Lesak, A. E. (2002). 해부학 및 생리학 실험실 도서. 편집 Paidotribo.
- Larradagoitia, L. V. (2012). 해부학 생리학 및 기본 병리학. Paraninfo 사설.
- Randall, D., Burggren, W. W., Burggren, W., French, K., & Eckert, R. (2002). 에 커트 동물 생리학. 맥밀런.
- Vived, À. M. (2005). 신체 활동 및 스포츠의 생리학의 기초. 에드 파나 메리 카나 메디컬.