Eukarióta sejtek és membrán struktúrák

Eukarióta sejt kialakulása

• Az eukarióta sejt őse egy DNS genommal rendelkező archeobaktérium lehetett
• A sejtmembrán betüremkedése a sejtmembránon befűződésével történt
• A sejtmag kialakulása a citoplazma-membránján befűződésével, a maghártyával történt
• A Golgi készülék és az endoplazmás retikulum kialakulása a citoplazma membrán befűződésével történt
• A mitokondrium endoszimbiózis útján jött létre: egy ősi eukarióta sejt aerob baktériumot bekebelezett, ami energiaszolgáltató funkciót vett át a sejtben
• A mitokondrium saját prokarióta-szerű riboszómákkal rendelkezik, DNS-ének szerkezete a prokariótákéhoz hasonlít

A sejtmembrán szerkezete

• A sejtmembrán lipid, fehérje és szénhidrát molekulákból áll
• Az egyes lipidek részaránya a sejtorganellumokban, sejttípusokban különböző
• Átlagosan 40-60% lipid, 40-50% fehérje, 2-3% szénhidrát található
• A lipidek és fehérjék részaránya a sejtorganellumok membránjában változó
• A lipid raftok (detergens-ellenálló membránok) specifikus membránhoz kötött fehérjéket tartalmaznak
• A lipid raftok jelentősége: membránhoz kötött transzportfolyamatok, egyes jelfolyamatok komponenseinek összegyűjtése

Membránlipidek

• A foszfolipidek pálca alakú, amfipatikus molekulák: hidrofil feji rész, hidrofób farok rész
• A foszfolipidek tartalmaznak poláros, hidrofil feji részt (glicerin-foszfát váz)
• A foszfolipidek tartalmaznak apoláros, hidrofób farok részt, ami 2 zsírsavláncot tartalmaz
• A koleszterin nem található a prokarioták, mitokondrium, színtest belső membránjában

Membránfehérjék

• A membrán fehérjetartalma széles határok között változik (25%-tól 70-80%-ig)
• A fehérje és lipid aránya a membránban a molekulasúly alapján 50-50% körüli, de a molekulák száma alapján 1 fehérjére ~ 50-100 lipid molekula jut
• A membránhoz való kapcsolódásuk alapján integráns és perifériás membránfehérjéket különböztetünk meg
• Az integráns membránfehérjék transzmembránfehérjék és integráns monotop membránfehérjék
• A perifériás membránfehérjék a membrán felszínén találhatóak, gyengén kötődnek a membrán más részekhez
• A transzmembrán fehérjék gyakran csatornák, transzporterek
• A membrán fehérjéket detergensek segítségével lehet eltávolítani a membránból

A sejtmembrán áteresztő képessége

• A sejthártya semipermeábilis, azaz nem minden molekulát enged át magán
• Könnyen átereszt kicsi, apoláros, hidrofób molekulákat (O2, CO2)
• Könnyen átereszt kicsi, töltéssel nem rendelkező poláros molekulákat (víz, alkohol, glicerin)
• Nehezen vagy nem enged át ionokat és nagyobb poláros molekulákat (aminosavak, glükóz, nukleotidok)

Az anyagok átjutása a sejtmembránon

• Az anyagok transzportja a sejtmembránon keresztül történhet egyszerű diffúzióval vagy transzportfehérjék segítségével
• A transzportfehérjék lehetnek transzporterek vagy csatornák
• A transzporterek reverzibilisen kötődnek a molekulához
• A csatornák nem kötődnek a molekulához, hanem hidrofil pórust képeznek a membránban

Elsődleges aktív transzport

• H-ionok aktív transzportja: A H+-ATP-áz, Proton pumpa minden élő sejtben megtalálható, fontos a vesecsatornák hámsejtjeiben, gyomornyálkahártya egyes sejtjeiben, mitokondrium, lizoszóma membránjában
• Na+ K+ -ATP-áz (Na-pumpa): A Na+-t a sejtből ki, a K+-t pedig a sejtbe pumpálja, mindkettőt az elektrokémiai gradiens ellenében
• A Na-pumpa központi szerepet játszik a sejt energiaháztartásában, a sejt össz-ATP mennyiségének 30%-át elhasználja, fenntartja a 10-30x kisebb Na+ -t, és 10-30x magasabb K+ -t a citoszólban az extracelluláris térhez viszonyítva
• Ca2+- pumpa: A Ca2+-t a sejtből ki pumpálja, biztosítja a sejten belüli alacsony Ca2+ koncentrációt
• A Ca2+- pumpa előfordul a plazmamembránban és az ER-membránjában, főleg izomsejtekben, idegsejtekben, csontsejtekben