Vận chuyển và bào quan trong tế bào

Các bào quan có màng là những cấu trúc được bao bọc bởi lớp màng phospholipid, thực hiện các chức năng chuyên biệt trong tế bào nhân chuẩn.

Nhân, mạng lưới nội chất, bộ Golgi, lysosome, peroxisome và ti thể là những ví dụ về các bào quan có màng.

Bảng 15-1 cung cấp thông tin về các chức năng chính của những bào quan có màng trong tế bào nhân chuẩn.

Bảng 15-2 cung cấp thông tin về thể tích tương đối của các bào quan có màng trong tế bào gan.

Vận chuyển protein là quá trình di chuyển protein từ nơi sản xuất đến nơi cần thiết trong tế bào.

Có ba con đường vận chuyển protein cơ bản: vào nhân, vào lưới nội chất và vào ti thể.

Các trình tự tín hiệu là những đoạn chuỗi amino acid đặc biệt trên protein, hướng dẫn protein đến đúng bào quan cần đến.

Vận chuyển qua cổng là cơ chế vận chuyển protein vào nhân. Protein đi qua các lỗ màng nhân theo một cách chọn lọc.

Hai loại protein được vận chuyển từ bào tương vào ty thể là protein hòa tan và protein xuyên màng.

ER là một mạng lưới màng nội bào đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp và sửa đổi protein.

Tín hiệu ER là một đoạn polypeptide ngắn, bao gồm 8 axit amin kỵ nước, giúp định hướng protein đến ER.

Protein được luồn qua màng ER trước khi hoàn thành quá trình dịch mã.

Ribosome gắn vào ER tạo thành ER thô, nơi diễn ra quá trình dịch mã protein.

SRP là một phân tử protein giúp protein có tín hiệu ER gắn với ER và tiếp tục được dịch mã.

Các trình tự khởi động và dừng vận chuyển giúp xác định vị trí của protein xuyên màng trong màng ER.

Trong ER, protein trải qua các sửa đổi như tạo liên kết disulfide và glycosyl hóa.

Nếu một protein không đạt được cấu trúc không gian phù hợp, nó sẽ bị phân hủy bởi proteasome.

Vận chuyển bóng tải là một cơ chế chuyên chở protein và các chất khác thông qua các bong bóng màng.

Phức hệ lỗ nhân (NPC) đóng vai trò là bộ lọc chọn lọc cho phép các phân tử di chuyển qua màng nhân.

Ran GTPase hoạt động như một công tắc điều khiển hướng di chuyển của các phân tử qua màng nhân. Nó có hai trạng thái: liên kết với GTP (hoạt hóa) hoặc GDP (không hoạt hóa).

Ran-GAP và Ran-GEF là hai protein điều hòa hoạt động của Ran GTPase. Ran-GAP biến đổi Ran-GTP thành Ran-GDP trong tế bào chất, trong khi Ran-GEF thúc đẩy sự chuyển đổi Ran-GDP thành Ran-GTP trong nhân.

Sự phân bố không đồng đều của Ran-GTP và Ran-GDP quyết định hướng vận chuyển qua màng nhân. Nồng độ Ran-GTP cao trong nhân thúc đẩy sự nhập nhân.

Vận chuyển qua màng ty thể là quá trình di chuyển protein từ tế bào chất vào ty thể.

Trình tự tín hiệu là đoạn chuỗi amino acid đặc hiệu giúp định hướng protein đến ty thể. Nó thường là một chuỗi xoắn alpha lưỡng tính và bị cắt bỏ sau khi protein được vận chuyển đến đích.

Các protein dịch chuyển là các kênh protein giúp di chuyển protein qua màng ty thể.

TOM là protein dịch chuyển hoạt động trên màng ngoài ty thể. TIM hoạt động trên màng trong ty thể. OXA giúp gắn các protein trên màng trong ty thể.

Protein dãn xoắn khi đi vào ty thể hoặc lục lạp. Điều này cho phép protein đi qua các kênh protein dịch chuyển.

Vận chuyển qua màng ER là quá trình di chuyển protein từ tế bào chất vào mạng lưới nội chất (ER).

Quá trình vận chuyển các phân tử bằng cách đóng gói chúng vào các túi nhỏ được gọi là bóng tải, được phân tách từ màng tế bào.

Dynamin là một protein có tác dụng phân tách bóng tải khỏi màng tế bào. Nó bao quanh cổ của bóng tải và bóp chặt lại, tạo điều kiện cho bóng tải tách rời.

Các protein adaptin giúp liên kết thụ thể màng với các protein vỏ (ví dụ: clathrin) để tạo thành bóng tải.

Clathrin là một protein vỏ đóng vai trò cấu trúc cho bóng tải. Nó tạo thành khung lồng hình rổ bao quanh bóng tải.

Các protein neo đóng vai trò như những điểm bám đặc hiệu cho bóng tải trên màng đích. Chúng giúp đảm bảo bóng tải đến đúng vị trí.

SNARE là một họ protein tham gia vào quá trình cập bến và hòa nhập của bóng tải với màng đích. Chúng có hai loại là v-SNARE trên bóng tải và t-SNARE trên màng đích.

Sự hòa nhập của bóng tải với màng đích là quá trình màng của bóng tải hợp nhất với màng đích. Quá trình này được điều khiển bởi các protein SNARE.

Các protein Rab là một họ GTPase có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo sự đặc hiệu đích của quá trình cập bến của bóng tải.

Vận chuyển từ ER (mạng lưới nội chất) đến thể Golgi là một trong những con đường vận chuyển quan trọng trong tế bào. Nó vận chuyển các protein được sản xuất trong ER đến thể Golgi để được xử lý và đóng gói.

COPII là một loại protein vỏ giúp bao bọc bóng tải di chuyển từ ER đến thể Golgi. Nó đóng vai trò trong quá trình rời khỏi ER.

Các protein của ER bị thu hồi và được vận chuyển trở lại ER bằng các bóng tải phủ bởi COPI. Quá trình này giúp giữ cho ER hoạt động ổn định.

Thực hiện thêm các bước glycosyl hóa - thêm đường - cho protein. Các bước này được phân chia theo từng ngăn trong thể Golgi, mỗi ngăn có bộ enzyme riêng biệt thực hiện một kiểu glycosyl hóa.

Vận chuyển từ mạng lưới trans-Golgi (TGN) đến lysosome là một con đường vận chuyển quan trọng để chuyển các protein bị phân hủy đến lysosome.