Tartalom
- Színátmenet és koncentráció meghatározása (biológia)
- A sejtmembrán
- Passzív diffúzió
- Ioncsatorna receptorok
- Vivőfehérjék
A cellának számos feladata van. Az egyik legfontosabb funkciója az egészséges környezet fenntartása a sejtben. Ez megköveteli a különféle molekulák, például ionok, oldott gázok és biokémiai szerek intracelluláris koncentrációjának ellenőrzését.
A koncentrációgradiens az anyag koncentrációjának különbsége egy régióban. A mikrobiológiában a sejtmembrán koncentráció-gradienseket hoz létre.
Színátmenet és koncentráció meghatározása (biológia)
Mielőtt megtudnánk, hogy a koncentráció-gradiensek hogyan működnek a mikrobiológiában, meg kell értenünk a gradiens és a koncentráció meghatározását (biológia).
A "koncentráció"arra az anyagmennyiségre utal, amelyet általában oldatban találnak (általában oldott anyagnak). Tehát például ha egy sejt citoszoljában van bizonyos mennyiségű cukor, akkor a cukor lenne az oldott anyag és a citoszol (ahol a cukor) az oldószernek nevezik az általuk készített oldatban. A cukorkoncentráció azt a cukormennyiséget jelenti, amelyet az adott sejt citoszoljában talál.
A "koncentráció-gradiens"egyszerűen azt jelenti, hogy a koncentrációk különbsége két különböző helyen van. Például, sok cukormolekula lehet egy sejtben és nagyon kevés a sejtben. Ez lehet a koncentráció-gradiens példája.
Amikor egy koncentráció-gradiens kialakul, a molekulák a magas koncentrációjú területekről alacsony koncentrációra akarnak áramolni annak érdekében, hogy csökkentsék vagy megszabaduljanak a gradienstől. Időnként azonban a gradiensekre szükség van a sejtek szerkezetéhez / működéséhez. Folytatva a cukorpéldát, a sejt azt akarja tartani, hogy a cukor a cellában felhasználásra maradjon, ahelyett, hogy hagyja, hogy kiáramoljon a sejtből.
A sejtmembrán
A sejtmembrán kettős rétegű foszfolipidekből áll, amelyek molekulák tartalmaznak foszfátfejet és két lipid farokot. Ezt foszfolipid kettős rétegnek hívják. A fejek a membrán belső és külső határain egyenesen igazodnak, míg a farok kitöltik a terek közötti helyet.
A sejtmembrán szelektív permeabilitással rendelkezik - a farok megakadályozza a nagy vagy töltött molekulák diffúzióját a sejtmembránon, míg a kis és zsírban oldódó molekulák átcsúszhatnak. A szelektív permeabilitás olyan koncentrációs gradienseket hozhat létre a membránon, amelyek speciális transzmembrán fehérjék leküzdését teszik szükségessé, miközben lehetővé teszik a szükséges kis és zsírban oldódó molekulák diffundálódását energiafelhasználás nélkül.
Passzív diffúzió
A kicsi, nem poláros molekulák diffundálhatnak a sejtmembránon a molekula koncentrációgradiensének alapján. A nem poláros molekula viszonylag egyenletes és semleges elektromos töltéssel rendelkezik.
Például az oxigén nem poláris és szabadon diffundál a sejtmembránon. A vérsejtek oxigénmolekulákat szállítanak a sejteket körülvevő helyekbe, viszonylag magas O koncentrációt hozva létre2. A sejt folyamatosan metabolizálja az oxigént, létrehozva egy koncentráció-gradienst a sejt belső és külső része között. O2 ezen gradiens miatt diffundál a membránon.
A víz és a szén-dioxid, bár poláris jellegű, elég kicsi ahhoz, hogy segítség nélkül diffundáljon a sejtmembránon.
Ioncsatorna receptorok
Az ion olyan atom vagy molekula, amely eltérő számú protont és elektronot tartalmaz - elektromos töltést hordoz. Bizonyos ionok, beleértve a nátrium-, kálium- és kalciumionokat, fontosak a sejt normál működéséhez. A lipidek visszautasítják az ionokat, de a sejtmembránt megtöltik az úgynevezett fehérjék ioncsatorna receptorok amelyek segítik az ionkoncentrációk szabályozását a sejtben.
A nátrium-kálium-szivattyú a sejt energiamolekuláját, az adenozin-trifoszfátot (ATP) használja fel a koncentráció-gradiens leküzdésére, lehetővé téve a nátrium és a kálium mozgását a sejtből. Más szivattyúk az ATP helyett az elektrodinamikai erőkre támaszkodnak az ionok transzportjára a membránon.
Vivőfehérjék
A nagy molekulák nem képesek diffundálni a sejtmembrán lipidein. A membránban lévő hordozófehérjék a komp szolgáltatását biztosítják, bármelyik felhasználásával aktiv szállitás vagy megkönnyített diffúzió.
Aktiv szállitás megköveteli, hogy a sejt ATP-t használjon a nagy molekula mozgatására a koncentráció-gradiens ellen. Az aktív transzportfehérjékben levő receptorok specifikus utashoz kötődnek, és az ATP lehetővé teszi a fehérje számára, hogy az utasát a membránon áthelyezzék.
Megkönnyített diffúzió nincs szüksége a sejtből származó biokémiai energiára. A megkönnyített diffúziót hordozó hordozók kapuőrként működnek, amelyek a koncentráció és az elektromos gradiensek alapján nyitnak és zárnak.