Cellemembran

aktiv og passiv transport, som hver har forskellige underkategorier.

Aktive processer kræver eneri (fx. diverse ionpumper) og arbejder mod elektrokemiske gradienter.

Passive processer kræver ikke energi (fx diffusion og osmose) og følger de elektrokemiske gradienter.

Tusind tak

Hej,

Bevægelsen af stoffer på tværs af plasmamembranen

Stoffer bevæger sig på tværs af plasmamembranen hos både prokaryote og eukaryote celler ved to slags processer: passive og aktive. I passive processer, krydserstoffer membranen, fra et område med høj koncentration til et område med lav koncentration (flytning af stoffer ved hjælp fra koncentrationsgradienten eller -forskel), uden forbrug af energi fra cellen. I aktive processer, skal cellen bruge energi, til at flytte stoffer fra områder med lav koncentration til områder med høj koncentration (flytning af stoffer mod koncentrationsgradienten).

Passive processer
Passive processer omfatter simpel diffusion, fremmet diffusion og osmose.

Simpel diffusion er nettobevægelse (total) af molekyler eller ioner fra et område med høj koncentration til et område med lav koncentration. Bevægelsen fortsætter indtil molekylerne eller ionerne er jævnt fordelt. Punktet hvor der er en lige fordeling, kaldes for ligevægt. Celler er afhængige af simpel diffusion, til at transportere visse små molekyler, såsom oxygen og kuldioxid, på tværs af deres cellemembraner.

I fremmet diffusion, fungerer integral proteiner i membranen som kanaler eller bærere, som letter bevægelsen af ioner eller store molekyler gennem plasmamembranen. Sådanne integrale proteiner kaldes transportører eller permeaser. Fremmet diffusion ligner simpel diffusion ved, at cellen ikke forbruger energi, fordi stoffet bevæger sig fra en høj koncentration til en lav koncentration. Processen adskiller sig fra simpel diffusion, ved brug af permeaser. Nogle permeaser tillader passage af overvejende små, uorganiske ioner, der er for hydrofile til at kunne passere det ikke-polære indre af lipiddobbeltlaget. Disse permeaser, der er almindelige i prokaryoter, er ikke-specifikke og tillader en bred vifte af ioner eller små molekyler, at passere gennem kanalerne i de integrale membranproteiner. Andre permeaser, som er almindelige i eukaryoter, er specifikke og transporterer kun bestemte og sædvanligvis store molekyler, såsom simple sukkerarter (glucose, fructose og galactose) og vitaminer. I denne proces, binder det stof der skal transporteres sig til en specifik permease (integral protein) på den ydre overflade af plasmamembranen, der så undergår en ændring i form; herefter frigiver permeasen så stoffet på den anden side af plasmamembranen.

I nogle tilfælde er molekylerne, som bakterierne behøver, for store til at blive transporteret ind i cellerne ved disse processer. De fleste bakterier, producerer imidlertid enzymer, der kan nedbryde store molekyler til mindre dele (såsom proteiner til aminosyrer og polysaccharider til simple sukkerarter). Sådanne enzymer, der frigives af bakterierne til det omgivende medium, kaldes passende ekstracellulære enzymer. Når enzymerne nedbryder de store molekyler til underenheder, bliver underenhederne transporteret ind i cellerne ved hjælp af permeaser. For eksempel, henter specifikke bærere purin DNA-baser, som for eksempel guanin fra det ekstracellulære medium (uden for cellen) og transporterer dem ind i cellens cytoplasma.

Osmose er nettobevægelse af vandmolekyler igennem en selektiv permeabel membran, fra et område med høj koncentration af vandmolekyler (lav koncentration af opløste molekyler), til et område med lav koncentration af vandmolekyler (høj koncentration af opløste molekyler). Vandmolekyler kan passere gennem plasmamembranen ved at passere gennem lipiddobbeltlaget ved simpel diffusion eller ved integrale membranproteiner, kaldet aquaporiner, der fungerer som vandkanaler.

En bakteriecelle kan underkastes en af tre typer af osmotiske opløsninger: isotonisk, hypotonisk eller hypertonisk. En isotonisk opløsning, er en opløsning, hvor den samlede koncentration af opløste stoffer er lig den, der findes i en celle (iso betyder lige). Vand bevæger sig ind i og ud af cellen med samme hastighed (ingen nettoændring); cellens indhold er i ligevægt med opløsningen uden for den cytoplasmiske membran.

Lysozym og visse antibiotika (for eksempel penicillin), kan skade bakterielle cellevægge, hvilket får cellerne til at springes eller lysere. En sådan bristning af cellen opstår, fordi bakteriel cytoplasma normalt indeholder høje koncentrationer af opløste stoffer, og der ved cellevæggens ødelæggelse kommer yderligere vand ind i cellen ved osmose. Den skadede (eller ødelagte) cellevæg kan dermed ikke begrænse ekspanderingen af den cytoplasmiske membran og membranen brister. Dette er et eksempel på lysis, forårsaget af nedsænkning i en hypotonisk opløsning. En hypotonisk opløsning, er en opløsning, hvor koncentrationen af opløste stoffer er mindre end inde i cellen (hypo betyder under eller mindre). De fleste bakterier lever i hypotoniske opløsninger og cellevæggen er modstandsdygtig over for osmose og beskytter dermed cellen mod lysis. Celler med svage cellevægge, som for eksempel Gramnegative bakterier, kan briste eller underkastes osmotisk lysis som følge af ukontrolleret optag af vand i cellen.

En hypertonisk opløsning, er en opløsning med en højere koncentration af opløste stoffer end inde i cellen (hyper betyder over eller mere). De fleste bakterieceller, der bliver anbragt i en hypertonisk opløsning vil skrumpe og kollapse, eller udsættes for plasmolyse, fordi vand forlader cellerne ved osmose. Husk, at udtrykkene isotonisk, hypotonisk og hypertonisk beskriver koncentrationen af opløste stoffer i opløsningen uden for cellen, i forhold til koncentrationen af opløste stoffer inde i cellen.

Aktive processer
Simpel diffusion og fremmet diffusion, er nyttige mekanismer for transport af stoffer ind i cellen, når koncentrationen af stofferne er større uden for cellen. Men når den bakterielle celle er i et miljø, hvor der er lav koncentration af næringsstoffer, skal cellen bruge aktive processer, som for eksempel aktiv transport og gruppetranslokation, for at opsamle de nødvendige stoffer.

Ved udførelsen af aktiv transport, bruger cellen energi i form af ATP, til at flytte stoffer gennem plasmamembranen. Blandt de stoffer som transporteres aktivt er ioner (for eksempel Na+, K+, H+, Ca2+ og Cl-), aminosyrer og simple sukkerarter. Selv om disse stoffer også kan bevæge sig ind i celler ved passive processer, kan deres bevægelse gå i mod koncentrationsgradienten ved aktive processer, så cellen kan optage de nødvendige stoffer. Bevægelsen af et stof ved aktiv transport, foregår sædvanligvis fra ydersiden til indersiden, selv om koncentrationen kan være meget højere inde i cellen. Ligesom ved fremmet diffusion, afhænger aktiv transport af transportproteiner i plasmamembranen. Se figur 3.2.4.3 (b). Der synes at være forskellige transportører for hvert stof, eller gruppe af nært beslægtede stoffer. Aktiv transport giver mikroorganismerne evnen, til at transportere stoffer genemme plasmamembranen ved en konstant hastighed, selv om de er en mangelvare.

Ved aktiv transport, bliver det stof der krydser plasmamembranen, ikke ændret ved transporten gennem membranen. I gruppetranslokation, der er en særlig form for aktiv transport der udelukkende forekommer i prokaryoter, bliver stoffet kemisk ændret under transporten gennem membranen. Når stoffet er ændret og er kommet ind i cellen, bliver plasmamembranen uigennemtrængelig for det, så det bliver inde i cellen. Denne vigtige mekanisme, gør det muligt for en celle at ophobe forskellige stoffer, selv om de kan være i lave koncentrationer uden for cellen. Gruppetranslokation kræver energi leveret af højenergi-phosphatforbindelser, som for eksempel phosphoenolpyrodruesyre (PEP).

Et eksempel på gruppetranslokation, er transporten af sukkerarten glucose, som ofte bruges i vækstmedier for bakterier. Mens et specifikt bærer-protein transporterer glukosemolekylet gennem plasmamembranen, bliver en phosphatgruppe tilføjet til molekylet. Denne phosphorylerede form af glucose, kan ikke transporteres ud af cellen og kan efterfølgende anvendes i cellens metaboliske systemer.

Nogle eukaryote celler (dem uden cellevægge) kan bruge to ekstra aktive transportprocesser, kaldet fagocytose og pinocytose (endocytose).

Fagocytose, optagelse af store partikler som fx bakterier i en celle via endocytose. Amøber optager føde ved fagocytose, som også er menneskekroppens vigtigste forsvar mod bakterier.

I større organismer er det kun særlige celler, som har evnen til at fagocytere, hos mennesket er det fx især makrofager og neutrofilocytter, som optager stof ved fagocytose (se blod).

Fagocytose er altovervejende en selektiv proces, der finder sted via aktivering af receptorer på cellens overflade. Receptorerne aktiveres af specielle faktorer, opsoniner, fx antistoffer. Opsoninerne bindes til fremmede forbindelser, antigener, på fx bakteriers overflade samt til de fagocyterende cellers receptorer. De optagne partikler transporteres i endocytosevesikler til lysosomerne, hvor de nedbrydes

Endocytose, cellers optagelse af væske og makromolekyler fra omgivelserne, ved at der i cellemembranen dannes fordybninger, der afsnøres som vesikler (blærer), der vandrer ind i cellen. Ved endocytose får cellen tilført ernæring (se også celle).

Der skelnes mellem pinocytose, hvor vesiklerne er mindre end ca. 0,2 mm, og fagocytose ved større vesikler. I næsten alle kroppens celler sker en livlig pinocytose over hele deres overflade. Vesiklerne vandrer til lysosomer, hvortil det endocyterede materiale overføres og nedbrydes, mens vesiklerne vandrer tilbage til plasmamembranen, som de igen smelter sammen med.

/Angel

Mange tak! :)