TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

Átírás

1 16 A sejtek felépítése és mûködése TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN 1. Sejtmembrán elektronmikroszkópos felvétele mitokondrium (energiatermelõ és lebontó folyamatok) citoplazma (fehérjeszintézis, anyag átala kí tási folyamatok) lizoszóma Golgi-készülék (anyagátalakítási folyamatok) 2. Az állati sejt legfontosabb anyagcsere terei membránok közötti tér belsõ tér (alapállomány) endoplazmatikus hálózat (szállítás, fehérjeszintézis) sejthártya kromatin állomány maghártya (sejtmag és cito plazma közötti kapcsolat) sejtmag (öröklõdés, nukleinsav-szintézis) belsõ membrán külsõ membrán 3. A mitokondriumok anyagcsereterei Hány anyagcseretér látható a rajzon? Melyek ezek? Mi az ozmózis és mi a jelentõsége a sejtek víz for galmában? Mi a biológiai mûködése a sejtmembránnak, az endo- plazmatikus hálózatnak, a Golgi-készüléknek, a lizo szó má nak, a mitokondriumnak, a zöld színtest- nek és a maghártyának? (Az elõzõ években már tanultál róluk.) A biológiai membránok nemcsak a sejthártya, hanem szinte az összes sejtalkotó felépítésében részt vesznek. (1.) Magát az élõ sejtet úgy is felfoghatjuk, mint egymástól membránnal vagy membránrendszerrel elha tárolt reakció terek (anyagcsereterek) együttesét. A membrán elhatárolja ugyan az egyes sejtalkotókat, de ugyanakkor össze is köti õket, mert rajta keresztül szállítófolyamatok játszódnak le. Az egész sejt maga is egy nagy anyagcseretér, amelyet a sejtmembrán választ el környezetétõl. A sejten belüli két fõ reakciótér a citoplazma és a sejtmag, ezeket a mag hártya választja el. A citoplazmában lévõ sejtszervek egymástól elkülönülõ, de egyben egymással az õket határoló membránokon keresztül kapcsolatban lévõ, kisebb-nagyobb anyagcseretereket alkotnak. (2.) A mitokond riu mok és a színtestek olyan bonyolult sejtszervek, amelyeknek belsejében a belsõ membránok több anyagcsere teret is elkülönítenek egymástól. (3.) A különféle anyagok átjutását a membránon transzportfolyamatoknak nevezzük. A sejt anyagokat vesz fel a környezetébõl és anyagokat ad le oda. A sejtszervek az anyagokat a citoplazma alapállományából veszik fel és oda is adják le. A különbözõ reakcióterekben lezajló biokémiai folyamatok a transzportfolyamatokon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A szabad transzport esetén az anyagok önállóan, szállítómolekulák segítsége nélkül, diffúzióval jutnak át a membránon. Ennek a folyamatnak a mozgatója a membrán két oldala közötti koncentrációkülönbség. Az ozmózis folyamatában például a víz szabad transzporttal jut át a sejtmembránon. A vízmolekulák egészen a membrán két oldala közötti töménységkülönbség kiegyenlítõdéséig áramlanak a hígabb oldatból a töményebb felé. (4.)

2 A sejtek felépítése és mûködése 17 De nemcsak a víz esetében figyelhetõ meg szabad transzport. A zsírban oldódó vitaminok, a zsírsavak, továbbá a kisebb méretû ionok is ilyen módon jutnak át a membránon. A közvetített transzportnál a membránban sajátos szállítómolekulák (transzporterek) mûködnek. A szállítók a membrán kettõs lipidrétegét átérõ fehérjemolekulák. Ezekhez specifikusan szállítandó anyagok (szubsztrá tok) kapcsolódhatnak. (A szubsztrát szó jelentése: anyag, amely szállítódik; anyag, amire egy bizonyos enzim hat.) Magának a szállításnak több féle mechanizmusa is ismert. Gyakran a szállítófehérje a membrán egyik oldalán megköti a hozzá specifikusan kapcsolódó szállítandó anyagot. Ezáltal egy transzporter szubsztrát-komplex keletkezik. A specifikus kapcsolódás egyidejûleg megváltoztatja a szállító térszerkezetét. Olyan átrendezõdés jön létre, amelynek a hatására a molekula minden energiafelhasználás nélkül, kizárólag csak a térszerkezet-változás következtében 180 fokot fordul a membránban. Ezáltal a szubsztrát a membrán másik oldalára kerül. Ezt követõen a transzporter szubsztrát-komplex szétesik, a szállítás befejezõdött, az anyag átjutott a membránon. (Képletesen szólva a transz por ter úgy mozog a membránban, mint például a szállodák forgóajtója.) Természetesen a szállítás kétirányú lehet (belülrõl kifelé, kívülrõl befelé, illetve egyikrõl másik és másikról egyik oldal felé). Egy másik szállítási lehetõségnél a transzporterek nem fordulnak ugyan 180 fokot, de a membránban elfoglalt helyzetüket ekkor is változtatják. Például a transzporter-fehérje térszerkezete úgy változik meg, hogy benne átjárást szolgáló csatorna (pórus) keletkezik. (5.) Csatorna nemcsak egy fehérjemolekulán belül, hanem két egymás melletti fehérjemolekula között is kialakulhat. Ehhez a szerkezetváltozáshoz sem szükséges energia. A szubsztrát kötõdése automatikusan okozza a pórust kialakító szerkezetváltozást. A közvetített transzport a szállítás energiaszükséglete alapján passzív és aktív lehet. A passzív transzportnak nincs energiaigénye, a transzportfehérje a nagyobb töménységû helyen felveszi és a kisebb töménységû helyen leadja a szubsztrátot. (6.) Az aktív transzport a passzív transzporttal ellentétes irányú, tehát a kisebb töménységtõl szállít a nagyobb töménység felé. A transzport megvalósulásához energia szükséges. (7.) 4. Szabad transzport Mi szabja meg a diffúzió irányát? 5. Közvetített transzport pórusképzõdéssel. Magyarázd meg, hogy a szállítandó anyag hogyan jut át a membránon! 6. Közvetített passzív transzport Magyarázd meg, hogy a szállítandó anyag a transzporter szubsztrát-komplex térszerkezet-változása következtében hogyan jut át a membránon! ATP ADP + P 7. Közvetített aktív transzport Miben különbözik a szabad és a közvetített, valamint a passzív és az aktív transzport?