Intracelluláris anyagszállítás

A sejtek anyagszállítási mechanizmusai aktív és passzív transzportot foglalnak magukban.
Az aktív transzport energiaigényes folyamat, amely a koncentráció gradiens ellenében szállítja az anyagokat.
A passzív transzport nem igényel energiát, és az anyagok a koncentrációgradienssel megegyező irányban mozognak.
Az aktív transzportnak fontos szerepe van a sejt belsejének ionösszetételének fenntartásában és a sejten kívül alacsonyabb koncentrációban jelen lévő anyagok sejtbe juttatásában.

Elsődleges aktív transzport

A proton pumpák ATP-t használnak a protonok (H+) sejtmembránon keresztül történő pumpálására, ami a koncentrációgradiens ellenében történik.
A proton pumpák részt vesznek a mitokondrium energia termelésében, a kloroplasztisz membránban a fotoszintézisben, a vesecsatornák membránjában a vizeletképzésben és a gyomornyálkahártya sejtekben a gyomorsav termelésében.
A Na+/K+-ATP-áz (szódapumpa) ATP bontásával a sejtből Na+-t pumpál ki és a K+ befelé szállítja a koncentrációgradiens ellenében.
A Na+/K+-ATP-áz fontos szerepet játszik a sejt energiaháztartásában, a sejtek ozmotikus nyomásának szabályozásában és a sejt membrán potenciáljának fenntartásában.
Ez a pumpa a sejt által termelt ATP 30% -át használja fel.
A Na+/K+-ATP-áz 3 Na+-kötő helyet és 2 K+-kötő helyet tartalmaz.
A Ca2+-pumpa ATP-t használ a Ca2+ -t a sejtből kifelé pumpálására a koncentrációgradiens ellenében.
A Ca2+-pumpa biztosítja a sejtben a Ca2+ alacsony koncentrációját, ami fontos a sejtes jelátvitelben.
A Ca2+-pumpa a plazmamembránban és az endoplazmatikus retikulum (ER) membránjában is megtalálható.
Az ABC transzporterek egy speciális fehérjecsalád, amelyek ATP-t használnak különböző anyagok transzportjára a sejtmembránon keresztül.
Az ABC transzporterek fontos szerepet játszanak a sejt védekező működésében a toxinok és a mérgező anyagok kiürítésében.
Az emberi sejtekben körülbelül 50 különböző ABC transzporter ismert.

Intracelluláris jelátvitel

A sejtek kommunikációs rendszerének láncolata.
Az extracelluláris szignálok (jelmolekulák) azáltal aktiválják a sejtekben a receptorokat, hogy kötődnek hozzájuk.
A receptorok aktiválása beindítja az intracelluláris jelátviteli útvonalakat.
Az intracelluláris jelátvitel célja a sejtválasz kiváltása a külső környezet változásaira.
A jelátviteli útvonalak a jel továbbításához, felerősítéséhez, integrálásához és elosztásához használják az intracelluláris jelmolekulákat.
A másodlagos hírvivők (second messenger) a jelátviteli útvonalakban közvetítő szerepet játszanak.
A másodlagos hírvivők közé tartoznak: a ciklikus nukleotidok (cAMP és cGMP), az inozitol-trifoszfát (IP3) és a diacylglycerol (DAG), a kalcium ionok (Ca2+) és a gázok (NO, CO).
A molekuláris kapcsolók (protein kinázok és G-proteinek) a jelátviteli útvonalakban fontos szerepet játszanak.
A protein kinázok foszfátcsoportot kapcsolnak a fehérjékhez, ami aktiválja vagy inaktiválja azokat.
A G-proteinek a GTP kötődésével aktiválódnak, és a GTP hidrolízisével inaktiválódnak.

Sejtadhéziós struktúrák

A sejtadhéziós struktúrák biztosítják a sejtek egymáshoz és az extracelluláris mátrixhoz való kapcsolódását.
A sejtadhéziós struktúráknak fontos szerepe van a szövetek szerveződésében, a sejtek mozgásában és a sejtek közötti kommunikációban.
A sejtadhéziós struktúrák dinamikus szerkezetek, amelyek a sejtek igényeinek megfelelően széteshetnek és újrakialakulhatnak.
A sejtadhéziós struktúrák fehérjékből épülnek fel, amelyek a sejtek belsejében a sejtvázhoz kapcsolódnak.

Sejtadhéziós molekulák: integrinek

A sejtek egyik fontos adhéziós molekula típusa.
Az integrinek transzmembrán fehérjék, amelyek az extracelluláris mátrixhoz és a sejtvázhoz kapcsolódnak.
Az integrinek fontos szerepet játszanak a sejtadhézióban, a sejtek mozgásában és a sejtek jelátvitelében.

Sejt-ECM kapcsoló struktúrák

A hemidezmoszómák a sejtek rögzítését biztosítják az extracelluláris mátrixhoz, különösen a bazális laminához.
A hemidezmoszómák a dezmoszómákhoz hasonló foltszerű szerkezetek, de más molekuláris összetételűek.
A hemidezmoszómák a sejt által termelt fehérjékből épülnek fel, beleértve az integrinek (α6β4 és BP180) és a sejtváz elemeket (keratin).
A hemidezmoszómák előfordulnak a bőrben, a nyálkahártyákban és más szövetekben.
Gyengébb adhéziós kapcsolatot létesítenek, mint a dezmoszómák.

Sejt-sejt kapcsoló struktúrák

A szoros illeszkedések (tight junction) a szomszédos sejtek plazmamembránját kapcsolják össze, és megakadályozzák az anyagok diffúzióját a sejtek között.
A szoros illeszkedések (zárt illeszkedés) elengedhetetlenek a vér-agy gát és más biológiai gátak kialakításához.
Az adherens kapcsolatok (adherent junction) a szomszédos sejtek actin filamentumait kapcsolják össze, és segítenek a sejtek alakjának és szerkezetének fenntartásában.
Az adherens kapcsolatok fontosak a szöveti integritás fenntartásához és a sejtek mozgásához.
A dezmoszómák (macula adherens) a szomszédos sejtek intermedier filamentumait kapcsolják össze, és biztosítják a sejtek erős mechanikai kapcsolatát.
A dezmoszómák fontosak például a bőr és más szövetek mechanikai integritásához.
A réskapcsolatok (gap junction) a szomszédos sejtek citoplazmáját kapcsolják össze, és lehetővé teszik az ionok, kis molekulák és más jelek szabad áramlását a sejtek között.
A réskapcsolatok fontosak a sejtek kommunikációjában, az embrionális fejlődésben és a szövetek működésében.

Citoszkeleton

A citoszkeleton a sejtek belsejében található dinamikus hálózat, amely fehérjefonalakból áll.
A citoszkeleton fontos szerepet játszik a sejtek alakjának, mozgásának és szerkezetének fenntartásában.
A citoszkeleton három fő komponensből áll: a mikrotubulusokból, a mikrofilamentumokból és az intermedier filamentumokból.
A mikrotubulusok a sejt legnagyobb fehérjefonalai, amelyek tubulin fehérjékből épülnek fel.
A mikrotubulusok fontos szerepet játszanak a sejtosztódásban, az organellumok mozgatásában és a sejtek formájának fenntartásában.
A mikrofilamentumok a sejt legkisebb fehérjefonalai, amelyek aktin fehérjékből épülnek fel.
A mikrofilamentumok fontos szerepet játszanak a sejt mozgásában, a citoplazma áramlásában és a sejt összehúzódásában.
Az intermedier filamentumok a mikrotubulusok és a mikrofilamentumok között méretben találhatóak.
Az intermedier filamentumok fontos szerepet játszanak a sejt tartásában és a sejtek szerkezeti integritásában.
A citoszkeleton dinamikus struktúra, amely a sejtek igényeinek megfelelően újrakialakulhat és átszerveződhet.

Szerep a sejtek működésében

A sejtváz a sejtek belső váza, amely fontos szerepet játszik a sejtek alakjának és mozgásának a meghatározásában.
A sejtváz részt vesz az organellumok helyének a fenntartásában és a sejten belüli mozgásokban.
A sejtosztódás során a kromoszómák mozgatása és a sejt kettéválasztása is a sejtváz segítségével történik.

Járulékos fehérjék

A sejtvázhoz kapcsolódó fehérjék szabályozzák a fehérjefonalak polimerizációs folyamatait.
Elősegítik a különböző sejtváz elemek közötti kapcsolódást.
Kapcsolódhatnak a sejt membránjához, és segíthetnek a sejtváz és a membrán között szoros összekapcsolás létrehozásában.

Motorproteinek

Az ATP-t használják energiaforrásként.
A citoszkeleton mentén mozognak, és segítenek az organellumok szállításában, a sejtek mozgásában és az összehúzódásban.
A motorproteinek közé tartozik a miozin, a kinezin és a dynein.

Izomsejtek

Az izomsejtek a miózin és az aktin fehérjéik kölcsönhatásán alapuló összehúzódásra specializálódtak.
A miózin kötődik az aktinhoz, és az ATP hidrolízise energia felszabadulását használja fel az aktin filamentumok elcsúsztatására.
Ez a mozgás az izom összehúzódását eredményezi.

Vizsgálati módszerek

A sejtváz vizsgálatához a legtöbb esetben fluoreszcens mikroszkópiát használnak.
A fluoreszcens színezékek kötődése a sejtváz fehérjéihez teszi lehetővé a fehérjefonalak megvilágítását és vizsgálatát.
A digitális video mikroszkópia teszi lehetővé, hogy a sejtek mozgását és a sejtváz dinamikus átrendeződését időben követhessük.