Az eukarióta sejt kialakulása

Az eukarióta sejt kialakulása

• Az eukarióta sejt őse egy DNS genommal rendelkező archeobaktérium lehetett kb. 3 milliárd évvel ezelőtt.
• A sejtmembrán betüremkedése a citoplazmába.
• A sejtmag kialakulása a citoplazma membránján befűződése révén, amely a DNS-t magában foglalja, és elkülöníti azt a sejt többi részétől.
• Az endoplazmás retikulum (ER) és Golgi készülék kialakulása szintén a citoplazma membránján történő befűződéssel jön létre.
• A mitokondrium kialakulása endoszimbiózis révén, amikor egy ősi prokarióta sejt bekebelezett egy aerob baktériumot, amely szimbiózisban maradt a sejttel, átvette az energiaszolgáltató funkciót, és mitokondriummá vált. A mitokondriumnak van saját prokarióta-szerű riboszómája, a DNS szerkezete is a prokariótákéhoz hasonlít. Kettős membránnal rendelkezik: a belső baktérium eredetű, a külső eukarióta eredetű.

Az eukarióta sejt általános jellemzői

• A sejtmembrán borítja kívülről.
• Van sejtmagja (nukleusz), melyet egy kétrétegű magmembrán választ el a citoplazmától.
• Genetikai anyaga komplex módon csomagolt a kromatinba, amely a lineáris DNS és a hozzá kapcsolódó hiszton fehérjékből álló komplexum.
• A sejtmagvacska (nukleólusz) a riboszómális RNS-ek szintézisének helye.
• Membránokkal határolt sejtorganellumokkal rendelkezik: kompartimentalizáció.
• Belső vázzal (citoszkeleton) rendelkezik, amely a sejtnek alakot biztosít, lehetővé teszi a mozgást, és biztosítja az organellumok elhelyezkedését és mozgatását.
• A transzkripció a sejtmagban zajlik, míg a fehérjeszintézis a citoplazmában.

A sejtmembrán

• A plazmamembrán, a magmembrán, az ER és Golgi membrán, a mitokondrium membrán, a peroxiszómák és lizoszómák membránja azonos alapfelépítésű, a biológiai membránokhoz tartozik.
• A folyékony mozaik membrán modell szerint a sejtmembrán kettős foszfolipid rétegből és az abba beékelődő fehérjékből áll. A membrán nem merev, a lemez síkjában többirányú mozgás figyelhető meg (folyékony).
• A fehérje molekulák megszakítják a lipid réteg egységességét (mozaikos).
• A membrán alapját egy lipid molekulákból álló kettős réteg alkotja (lipid bilayer), amelyben különféle fehérjék helyezkednek el.
• Oligoszacharid (szénhidrát) molekulák kapcsolódhatnak a fehérjékhez (glikolipid, glikoprotein).

A membrán fluiditása

• A membrán megfelelően csak "fluid" állapotban működik.
• A lipidek a rotáció, a laterális diffúzió és a "flip-flop" mozgások formájában mozognak a membránban.
• A flip-flop mozgás ritka, foszfolipid transzlokátorok vagy flippázok segítik elő.
• A membrán fluiditása függ a hőmérséklettől, a membrán zsírsavösszetételétől és a koleszterin részarányától.
• A hőmérséklet emelkedése gél állapotból folyékony állapotba való átmenetet eredményez.
• Telített zsírsavak elősegítik a gél állapotba való rendeződést.
• Telítetlen zsírsavak megnehezítik a gél állapot kialakulását.
• A koleszterin magas hőmérsékleten csökkenti a membrán fluiditást, alacsony hőmérsékleten növeli a fluiditást.
• A koleszterin csökkenti a lipid bilayer permeabilitását.

Lipid raft-ok

• Koleszterinben és szfingolipidekben gazdag mikrodomének a sejtmembránban.
• Hosszabb zsírsavláncú lipidek koncentrálódnak ezen a területen, így a membrán vastagsága megnő.
• A membrán fehérjéinek egy része koncentrálódik a lipid raft-okban.
• Az aquaporinok (vízcsatornák) 6 transzmembrán (alfa-hélix) régióval rendelkező membránfehérjék, amelyek tetramer formában állnak össze.
• Az aquaporinhoz kötődve a vízmolekulák gyorsan áthaladnak a csatornán.
• A sejtben 2x105 aquaporin található.

Perifériás membránfehérjék

• Külső vagy belső membránhoz kötődő fehérjék, amelyek kapcsolatban állnak az integráns proteinek hidrofil részeivel vagy a membrán lipidek poláros feji részeivel.
• A belső membrán felszínhez kötődő perifériás fehérjék rendszerint a jelátviteli folyamatokban vesznek részt.
• Az ankirin és a spektrin adapterfehérjék a vvt membránjában, a sejtmembrán szerkezetének stabilizálásában és az alak meghatározásában vesznek részt (pl. a vvt bikonkáv alakja).

Membránfehérjék funkciói

• A transzporter fehérjék az anyagok szállításában vesznek részt a membránon keresztül.
• A horgonyzó fehérjék más fehérjéket kötnek a membránhoz.
• A receptor fehérjék a sejten kívülről származó jeleket fogják fel és továbbítják.
• A membrán enzimek katalizálják a kémiai reakciókat a membránban.

A sejtmembrán szénhidrát komponensei

• Glikoproteinek (gyakori) és glikolipidek (ritka) oligoszacharid oldalláncakkal néznek a külvilág felé.
• A proteoglikánok fehérjékhez kovalens הקשרben kapcsolódó poliszacharid láncok.
• A sejtmembrán külső oldalán a glikokálix (external coat) kialakításában vesznek részt.
• A belső oldalán szénhidrátok nincsenek.
• A glikokálix védelmet, felismerést és sejtadhéziót biztosít.

A sejtmembrán feladatai

• Anyagfelvétel és -leadás (transzport).
• A sejten kívülről származó ingerek felfogása, feldolgozása és továbbítása (jelátvitel).
• Sejt-sejt, ill. sejt-sejtközötti állomány közötti kapcsolatok létrehozása.

Kis molekulák és ionok transzportja

• A sejtmembránon keresztül passzív és aktív transzport történik.
• A passzív transzport nem igényel energiát, a koncentrációgradiens mentén történik (diffúzió, ozmózis).
• Az aktív transzport energiát igényel, az elektrokémiai gradiens ellenében történik.
• A Na+ K+ -ATP-áz a Na+ -t a sejtből ki, a K+ -t pedig a sejtbe pumpálja, mindkettőt az elektrokémiai gradiens ellenében.
• A H+-ATP-áz (protonpumpa) a H+ ionokat aktív transzporttal juttatja át a membránon.

„Makromolekulák” transzportja: Endocitózis, Exocitózis

• Az endocitózis során a sejt a külvilágból bevesz anyagokat.
• Az exocitózis során a sejt anyagokat ürít a külvilágba..

Ez a quiz az eukarióta sejtek kialakulásával foglalkozik, beleértve az ősi prokarióták szerepét és a mitokondriumok endoszimbiózis révén történő fejlődését. A kérdések az alapkoncepciókra és a sejttanra összpontosítanak, segítve a tanulókat a sejtbiológia megértésében.