Vận Chuyển Nội Bào và Các Bào Quan Có Màng

Các bào quan có màng là những cấu trúc nhỏ nằm bên trong tế bào nhân chuẩn, được bao bọc bởi một hoặc nhiều lớp màng. Chúng đóng vai trò quan trọng trong các chức năng sống của tế bào.

Mạng lưới nội chất (ER) là một hệ thống màng liên tục trải rộng khắp tế bào nhân chuẩn, chia thành hai loại: ER trơn và ER nhám. ER trơn đảm nhiệm chức năng tổng hợp lipid, giải độc, trong khi ER nhám tham gia vào việc tổng hợp protein.

Bộ Golgi là một bộ phận màng bao gồm nhiều ngăn xếp, đóng vai trò như một trung tâm xử lý, đóng gói và phân loại protein, chất béo và các phân tử khác trước khi chúng được vận chuyển đến các điểm đến cuối cùng.

Lysosome là một bào quan có màng bao bọc các enzyme tiêu hóa, đóng vai trò phân hủy các chất thải, vi khuẩn và bào quan bị hỏng, tái chế vật liệu.

Peroxisome là một bào quan nhỏ có màng, chứa các enzyme giải độc, đặc biệt là loại bỏ hydrogen peroxide, một chất độc hại đối với tế bào.

Mitochondria là một bào quan có màng kép, là trung tâm sản xuất năng lượng cho tế bào, sinh ra ATP từ các chất dinh dưỡng.

Vận chuyển protein là quá trình chuyển protein được tổng hợp từ ribosome đến vị trí cuối cùng của nó trong tế bào, có thể là màng tế bào, các bào quan khác, hoặc các tế bào khác.

Các trình tự tín hiệu là các đoạn ngắn acid amin đặc biệt trên protein, đóng vai trò như 'lựa chọn' giúp định hướng protein đến đích cuối cùng của nó trong tế bào.

Các protein được vận chuyển từ tế bào chất vào ty thể có thể là protein hòa tan hoặc protein xuyên màng.

ER là bộ phận quan trọng trong quá trình tổng hợp protein, giúp định hướng và xử lý protein.

Trình tự tín hiệu ER là một đoạn gồm hơn 8 axit amin kỵ nước, có liên quan đến quá trình dịch chuyển protein trên màng ER.

SRP (Signal-recognition particle) là một phức hợp protein, giúp nhận biết và liên kết với trình tự tín hiệu ER.

Các trình tự khởi động (start) và dừng (stop) vận chuyển xác định vị trí và cách thức protein xuyên màng được đặt trên lớp kép lipid của ER.

Protein xuyên màng được định hướng và sắp xếp trên lớp kép lipid của ER dựa trên trình tự khởi động và dừng vận chuyển, đảm bảo chức năng phù hợp.

Các liên kết disulfide được hình thành và quá trình glycosyl hóa xảy ra trong ER, góp phần tạo cấu trúc và chức năng cho protein.

Dolichol là một phân tử lipid đặc hiệu, đóng vai trò trung gian trong quá trình glycosyl hóa protein trong ER.

Nếu protein không đạt được cấu trúc không gian phù hợp sau khi được chaperone hỗ trợ, protein đó sẽ bị chuyển ra khỏi ER và bị phân hủy.

Vận chuyển bằng bóng tải là phương thức di chuyển protein giữa các bào quan, sử dụng bóng tải để chứa và vận chuyển protein.

Phức hệ lỗ nhân (NPC) đóng vai trò như một hàng rào kiểm soát, cho phép các phân tử nhất định đi qua nhân. Việc vận chuyển này được gọi là vận chuyển qua cổng.

Ran GTPase hoạt động như một công tắc phân tử, điều hướng vận chuyển theo chiều thích hợp trên nhân. Trạng thái hoạt động của Ran (Ran-GTP) cho phép vận chuyển vào nhân, trong khi trạng thái không hoạt động (Ran-GDP) hỗ trợ vận chuyển ra khỏi nhân.

Sự chuyển đổi giữa hai trạng thái liên kết với GTP hay GDP của Ran được điều khiển bởi các protein điều hòa: Ran-GAP (trong tế bào chất) làm cho Ran chuyển từ Ran-GTP sang Ran-GDP, và Ran-GEF (trong nhân) làm cho Ran chuyển từ Ran-GDP sang Ran-GTP.

Nồng độ Ran-GTP trong nhân luôn cao hơn so với tế bào chất nhờ Ran-GAP và Ran-GEF. Điều này đảm bảo rằng Ran sẽ thúc đẩy vận chuyển vào nhân nhiều hơn là ra khỏi nhân, dẫn đến chu trình nhập của nhân được duy trì.

Sự vận chuyển protein vào ty thể cần có trình tự tín hiệu giúp định hướng protein tới ty thể. Trình tự này thường là một chuỗi xoắn alpha lưỡng tính, bị cắt bỏ sau khi protein được vận chuyển vào ty thể.

Các protein dịch chuyển là những protein giúp vận chuyển các protein khác qua màng ty thể. Chúng hoạt động như những kênh và thụ thể, giúp protein di chuyển vào bên trong.

Có ba loại protein dịch chuyển chính trong ty thể: TOM (màng ngoài), TIM (màng trong) và OXA (gắn protein vào màng trong).

Khi protein đi vào ty thể, nó phải trải qua quá trình dãn xoắn để đi qua các kênh protein dịch chuyển. Quá trình này diễn ra dưới sự hỗ trợ của các yếu tố dịch chuyển.

Màng lưới nội chất (ER) đóng vai trò như một điểm vào cho các protein được tổng hợp. Sau khi được vận chuyển vào ER, protein có thể được phân bố đến các bào quan khác, bao gồm cả màng tế bào.

Sự vận chuyển protein vào nhân được kiểm soát bởi nhiều yếu tố, bao gồm sự hoạt hóa của tế bào T. Việc điều khiển này đảm bảo rằng các protein cần thiết được vận chuyển vào nhân để đáp ứng nhu cầu của tế bào.

Quá trình này được thực hiện bởi các phân tử Dynamin, chúng sắp xếp quanh vùng cổ của bóng tải, tạo thắt chặt và tách bóng tải ra khỏi màng tế bào.

Các protein cargo (hàng hóa) được bắt giữ bởi adaptin, một protein giúp gắn hàng hóa vào bóng tải.

Sự hình thành bóng tải được thực hiện bởi các protein vỏ đặc hiệu. Ví dụ, clathrin tạo thành các lồng hình rổ, giúp tách bóng tải ra khỏi màng.

Các protein neo giữ giúp bóng tải được định vị đúng lên màng đích. Các protein Rab GTPase đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút các yếu tố neo.

Sự đặc hiệu của quá trình cập bến của bóng tải phụ thuộc vào sự tương tác giữa v-SNARE (trên bóng tải) và t-SNARE (trên màng đích).

Các protein SNARE là những protein nhỏ, có nhiệm vụ điều khiển giai đoạn cập bến và hòa nhập của bóng tải. Chúng tạo thành một phức hợp trans-SNARE, thúc đẩy sự kết hợp màng của bóng tải với màng đích.

Các protein Rab giúp đảm bảo sự đặc hiệu đích của quá trình cập bến của bóng tải. Chúng hoạt động như những tín hiệu cho bóng tải biết đâu là điểm đến của nó.

Quá trình vận chuyển giữa ER và thể Golgi bao gồm việc các bóng tải được hình thành tại ER, di chuyển đến Golgi và hòa nhập với màng Golgi.

Sự hình thành các bóng tải phủ bởi COPII giúp các protein di chuyển từ ER đến Golgi. COPII là một loại protein vỏ đặc hiệu cho các bóng tải này.

Các protein của ER bị thu hồi để duy trì chức năng bình thường của ER. Sự thu hồi này sử dụng các bóng tải phủ bởi COPI.

Thể Golgi là nơi diễn ra quá trình glycosyl hóa. Các bước glycosyl hóa được phân vùng tại các ngăn khác nhau của Golgi.

Các bóng tải từ mạng lưới trans-Golgi (TGN) được bọc bởi protein vỏ đặc hiệu, di chuyển đến lysosome. Lysosome là cơ quan tiêu hóa trong tế bào.