Informatie

5.4: Bulktransport - Biologie


Vaardigheden om te ontwikkelen

  • Beschrijf endocytose, inclusief fagocytose, pinocytose en receptor-gemedieerde endocytose
  • Begrijp het proces van exocytose

Naast het verplaatsen van kleine ionen en moleculen door het membraan, moeten cellen ook grotere moleculen en deeltjes verwijderen en opnemen (zie tabel 5.4.1 voor voorbeelden). Sommige cellen zijn zelfs in staat om hele eencellige micro-organismen te verzwelgen. Je hebt misschien de juiste hypothese aangenomen dat de opname en afgifte van grote deeltjes door de cel energie vereist. Een groot deeltje kan echter niet door het membraan, zelfs niet met energie die door de cel wordt geleverd.

Endocytose

Endocytose is een type actief transport dat deeltjes, zoals grote moleculen, delen van cellen en zelfs hele cellen, in een cel beweegt. Er zijn verschillende variaties van endocytose, maar ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk: het plasmamembraan van de cel dringt binnen en vormt een zak rond het doeldeeltje. Het zakje knijpt af, waardoor het deeltje zich in een nieuw gecreëerd intracellulair blaasje bevindt dat is gevormd uit het plasmamembraan.

Fagocytose

Fagocytose (de toestand van "celeten") is het proces waarbij grote deeltjes, zoals cellen of relatief grote deeltjes, door een cel worden opgenomen. Wanneer micro-organismen bijvoorbeeld het menselijk lichaam binnendringen, zal een type witte bloedcel, een neutrofiel genaamd, de indringers door dit proces verwijderen, waarbij het micro-organisme wordt omsingeld en opgeslokt, dat vervolgens wordt vernietigd door de neutrofiel (Figuur (PageIndex{1}) )).

Ter voorbereiding op fagocytose wordt een deel van het naar binnen gerichte oppervlak van het plasmamembraan bedekt met een eiwit dat clathrine wordt genoemd en dat dit deel van het membraan stabiliseert. Het beklede deel van het membraan strekt zich dan uit vanaf het lichaam van de cel en omringt het deeltje, en omsluit het uiteindelijk. Zodra het blaasje dat het deeltje bevat in de cel is ingesloten, komt het clathrine los van het membraan en gaat het blaasje samen met een lysosoom voor de afbraak van het materiaal in het nieuw gevormde compartiment (endosoom). Wanneer toegankelijke voedingsstoffen uit de afbraak van de vesiculaire inhoud zijn geëxtraheerd, versmelt het nieuw gevormde endosoom met het plasmamembraan en geeft het zijn inhoud af aan de extracellulaire vloeistof. Het endosomale membraan wordt weer onderdeel van het plasmamembraan.

Pinocytose

Een variatie van endocytose wordt pinocytose genoemd. Dit betekent letterlijk "celdrinken" en werd genoemd in een tijd dat de veronderstelling was dat de cel doelbewust extracellulair vocht opnam. In werkelijkheid is dit een proces waarbij moleculen, waaronder water, worden opgenomen die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. Pinocytose resulteert in een veel kleiner blaasje dan fagocytose, en het blaasje hoeft niet te fuseren met een lysosoom (Figuur (PageIndex{2})).

Een variant van pinocytose wordt potocytose genoemd. Dit proces maakt gebruik van een coating-eiwit, caveolin genaamd, aan de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan, dat een vergelijkbare functie vervult als clathrine. De holtes in het plasmamembraan die de vacuolen vormen, hebben naast caveolin ook membraanreceptoren en lipide-rafts. De vacuolen of blaasjes gevormd in caveolae (enkelvoud caveola) zijn kleiner dan die in pinocytose. Potocytose wordt gebruikt om kleine moleculen in de cel te brengen en deze moleculen door de cel te transporteren om aan de andere kant van de cel vrij te komen, een proces dat transcytose wordt genoemd.

Receptor-gemedieerde endocytose

Een gerichte variatie van endocytose maakt gebruik van receptoreiwitten in het plasmamembraan die een specifieke bindingsaffiniteit hebben voor bepaalde stoffen (Figuur (PageIndex{3})).

Bij receptor-gemedieerde endocytose, zoals bij fagocytose, wordt clathrine gehecht aan de cytoplasmatische zijde van het plasmamembraan. Als de opname van een verbinding afhankelijk is van receptor-gemedieerde endocytose en het proces niet effectief is, zal het materiaal niet uit de weefselvloeistof of het bloed worden verwijderd. In plaats daarvan blijft het in die vloeistoffen en neemt de concentratie toe. Sommige menselijke ziekten worden veroorzaakt door het falen van receptor-gemedieerde endocytose. Bijvoorbeeld, de vorm van cholesterol die lipoproteïne met lage dichtheid of LDL wordt genoemd (ook wel "slechte" cholesterol genoemd) wordt uit het bloed verwijderd door receptor-gemedieerde endocytose. Bij de menselijke genetische ziekte familiale hypercholesterolemie zijn de LDL-receptoren defect of ontbreken ze volledig. Mensen met deze aandoening hebben levensbedreigende niveaus van cholesterol in hun bloed, omdat hun cellen de LDL-deeltjes niet uit hun bloed kunnen verwijderen.

Hoewel receptor-gemedieerde endocytose is ontworpen om specifieke stoffen die normaal in de extracellulaire vloeistof worden aangetroffen in de cel te brengen, kunnen andere stoffen op dezelfde plaats de cel binnendringen. Griepvirussen, difterie en choleratoxine hebben allemaal plaatsen die kruisreageren met normale receptorbindende plaatsen en toegang krijgen tot cellen.

Video (PageIndex{1}): Zie receptor-gemedieerde endocytose in actie en klik op verschillende onderdelen voor een gerichte animatie.

Exocytose

Het omgekeerde proces van het verplaatsen van materiaal in een cel is het proces van exocytose. Exocytose is het tegenovergestelde van de hierboven besproken processen, omdat het tot doel heeft materiaal uit de cel in de extracellulaire vloeistof te verdrijven. Afvalmateriaal is gehuld in een membraan en versmelt met het inwendige van het plasmamembraan. Deze fusie opent de vliezige envelop aan de buitenkant van de cel en het afvalmateriaal wordt verdreven naar de extracellulaire ruimte (Figuur (PageIndex{4})). Andere voorbeelden van cellen die moleculen afgeven via exocytose omvatten de uitscheiding van eiwitten van de extracellulaire matrix en uitscheiding van neurotransmitters in de synaptische spleet door synaptische blaasjes.

Tabel (PageIndex{1}): Wijze van transport, energiebehoefte en soorten vervoerd materiaal.
Transportmethode:Actief passiefMateriaal vervoerd
DiffusiePassiefMateriaal met klein molecuulgewicht
OsmosePassiefWater
Gefaciliteerd transport/verspreidingPassiefNatrium, kalium, calcium, glucose
Primair actief transportActiefNatrium, kalium, calcium
Secundair actief transportActiefAminozuren, lactose
fagocytoseActiefGrote macromoleculen, hele cellen of cellulaire structuren
Pinocytose en potocytoseActiefKleine moleculen (vloeistoffen/water)
Receptor-gemedieerde endocytoseActiefGrote hoeveelheden macromoleculen

Samenvatting

Actieve transportmethoden vereisen het directe gebruik van ATP om het transport van brandstof te voorzien. Grote deeltjes, zoals macromoleculen, delen van cellen of hele cellen, kunnen door andere cellen worden opgeslokt in een proces dat fagocytose wordt genoemd. Bij fagocytose dringt een deel van het membraan binnen en stroomt rond het deeltje, uiteindelijk afknijpen en het deeltje volledig omsloten door een omhulsel van plasmamembraan achterlaten. De inhoud van de blaasjes wordt door de cel afgebroken, waarbij de deeltjes als voedsel worden gebruikt of worden verzonden. Pinocytose is een soortgelijk proces op kleinere schaal. Het plasmamembraan dringt binnen en knijpt af, waardoor een klein omhulsel van vloeistof van buiten de cel wordt geproduceerd. Pinocytose importeert stoffen die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. De cel verdrijft afval op een vergelijkbare maar omgekeerde manier: het duwt een vliezige vacuole naar het plasmamembraan, waardoor de vacuole met het membraan kan versmelten en zichzelf in de membraanstructuur kan opnemen, waardoor de inhoud naar buiten komt.

Woordenlijst

caveolin
eiwit dat de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan bedekt en deelneemt aan het proces van vloeistofupdate door potocytose
clathrin
eiwit dat het naar binnen gerichte oppervlak van het plasmamembraan bedekt en helpt bij de vorming van gespecialiseerde structuren, zoals gecoate putjes, voor fagocytose
endocytose
type actief transport dat stoffen, waaronder vloeistoffen en deeltjes, in een cel verplaatst
exocytose
proces van het passeren van bulkmateriaal uit een cel
pinocytose
een variatie van endocytose die macromoleculen importeert die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof
potocytose
variatie van pinocytose die een ander coating-eiwit (caveoline) aan de cytoplasmatische kant van het plasmamembraan gebruikt
receptor-gemedieerde endocytose
variatie van endocytose waarbij gebruik wordt gemaakt van specifieke bindende eiwitten in het plasmamembraan voor specifieke moleculen of deeltjes, en met clathrine beklede putjes die met clathrine gecoate blaasjes worden

7.4 – Bulktransport

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Beschrijf endocytose, inclusief fagocytose, pinocytose en receptor-gemedieerde endocytose
  • Begrijp het proces van exocytose

Naast het verplaatsen van kleine ionen en moleculen door het membraan, moeten cellen ook grotere moleculen en deeltjes verwijderen en opnemen (zie (Figuur) voor voorbeelden). Sommige cellen zijn zelfs in staat om hele eencellige micro-organismen te verzwelgen. Je hebt misschien de juiste hypothese geopperd dat wanneer een cel grote deeltjes opneemt en afgeeft, deze energie nodig heeft. Een groot deeltje kan echter niet door het membraan, zelfs niet met energie die de cel levert.


28. Eén type mutatie in het CFTR-eiwit verhindert het transport van chloride-ionen door het kanaal. Welke van de volgende wordt het meest waarschijnlijk waargenomen in de longen van patiënten met deze mutatie.

  • Je bent hier:  
  • Huis
  • Paraplu
  • studieboeken
  • Bio581
  • Hoofdstuk 11 Meiose en seksuele voortplanting
  • 11.1 Het proces van meiose

Deze tekst is gebaseerd op Openstax Biology for AP Courses, Senior Bijdragende Auteurs Julianne Zedalis, The Bishop's School in La Jolla, CA, John Eggebrecht, Cornell University Bijdragende Auteurs Yael Avissar, Rhode Island College, Jung Choi, Georgia Institute of Technology, Jean DeSaix , Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, Vladimir Jurukovski, Suffolk County Community College, Connie Rye, East Mississippi Community College, Robert Wise, University of Wisconsin, Oshkosh

Dit werk is gelicentieerd onder een Creative Commons Naamsvermelding-NietCommercieel 4.0 Unported-licentie, zonder aanvullende beperkingen


Exocytose

Exocytose is het proces waarbij cellen deeltjes uit de cel afgeven in de extracellulaire ruimte.

Leerdoelen

Beschrijf exocytose en de processen die worden gebruikt om materialen uit de cel vrij te maken.

Belangrijkste leerpunten

Belangrijkste punten

  • Exocytose is het tegenovergestelde van endocytose omdat het gaat om het vrijgeven van materialen uit de cel.
  • Exocytose heeft vijf stadia, die elk leiden tot de vesikelbinding met het celmembraan.
  • Veel lichaamsfuncties omvatten het gebruik van exocytose, zoals de afgifte van neurotransmitters in de synaptische spleet en de afgifte van enzymen in het bloed.

Sleutelbegrippen

  • afscheiding: De handeling van het afscheiden (produceren en afgeven) van een stof, vooral uit een klier.
  • blaasje: Een membraangebonden compartiment in een cel.

Exocytose

Het belangrijkste doel van exocytose is om materiaal uit de cel in de extracellulaire vloeistof te verdrijven. Dit is het tegenovergestelde van wat er gebeurt bij endocytose. Bij exocytose wordt afvalmateriaal omhuld door een membraan en versmelt met het inwendige van het plasmamembraan. Deze fusie opent de vliezige omhulling aan de buitenkant van de cel en het afvalmateriaal wordt verdreven in de extracellulaire ruimte. Exocytose wordt continu gebruikt door plantaardige en dierlijke cellen om afval uit de cellen uit te scheiden.

Exocytose: Bij exocytose versmelten blaasjes die stoffen bevatten met het plasmamembraan. De inhoud wordt vervolgens vrijgegeven aan de buitenkant van de cel.

Exocytose bestaat uit vijf hoofdfasen. De eerste fase wordt vesikelhandel genoemd. Dit omvat de stappen die nodig zijn om het blaasje met het te verwijderen materiaal over een aanzienlijke afstand te verplaatsen. De volgende fase die optreedt, is het binden van blaasjes, waarbij het blaasje met het celmembraan wordt verbonden door biologisch materiaal op de helft van de diameter van een blaasje. Vervolgens worden het membraan van het blaasje en het celmembraan met elkaar verbonden en bij elkaar gehouden in de stap van het koppelen van het blaasje. Dit stadium van exocytose wordt vervolgens gevolgd door vesikel-priming, die alle moleculaire herschikkingen en eiwit- en lipidemodificaties omvat die plaatsvinden na de eerste koppeling. In sommige cellen is er geen priming. De laatste fase, blaasjesfusie, omvat het samenvoegen van het blaasjemembraan met het doelmembraan. Hierdoor komen de ongewenste materialen vrij in de ruimte buiten de cel.

Enkele voorbeelden van cellen die moleculen afgeven via exocytose omvatten de uitscheiding van eiwitten van de extracellulaire matrix en uitscheiding van neurotransmitters in de synaptische spleet door synaptische blaasjes. Enkele voorbeelden van cellen die exocytose gebruiken, zijn: de uitscheiding van eiwitten zoals enzymen, peptidehormonen en antilichamen uit verschillende cellen, het omdraaien van het plasmamembraan, de plaatsing van integrale membraaneiwitten (IMP's) of eiwitten die biologisch aan de cel zijn gehecht, en het recyclen van plasmamembraangebonden receptoren (moleculen op het celmembraan die signalen onderscheppen).


5.4: Bulktransport - Biologie

1 C
2 NS
3 NS
4 Informatie voor het samenstellen van deze tabel vindt u op pagina 72󈞵.
5 uur Informatie voor het beantwoorden van deze vraag vindt u op pagina 77 en in het antwoord op SAQ 4.5.
B Informatie voor het beantwoorden van deze vraag vindt u op pagina 77 en in het antwoord op SAQ 4.5.
6 een Een fosfaatkop (van fosfolipide)
B-vetzuurstaart(en) (van fosfolipide)
C fosfolipide dubbellaag/membraan
b i hydrofiel
ii hydrofoob
iii hydrofoob
NS hydrofiel
C ionen bewegen door diffusie
kanaal heeft een vorm die specifiek is voor een bepaald ion
kanaal is hydrofiel/met water gevuld/laat beweging van polaire substantie toe
ionen bewegen naar beneden in concentratiegradiënt
NS beide intrinsieke eiwitten
beide hebben een specifieke vorm
e kanaaleiwitten hebben een vaste vorm/dragereiwitten hebben een variabele vorm
F breedte van C gemeten in mm
mm geconverteerd naar m en μm geconverteerd naar nm
correcte formule gebruikte vergroting: M = I/A = breedte van C ÷ 7 accepteer mm, μm of nm
juiste antwoord in nm

NB Men zou kunnen stellen dat gefaciliteerde diffusie controleerbaar is, omdat het aantal kanaaleiwitten in het membraan de snelheid kan beïnvloeden.


9 Beschrijving snelheid waarmee water binnenkomt is in het begin snel, maar neemt geleidelijk af
totdat de snelheid nul is/geen water meer binnenkomt of er water binnenkomt totdat de waterpotentiaal van de cel = de waterpotentiaal van zuiver water = 0 (= evenwicht)
exponentieel/niet lineair
snelheid hangt af van/evenredig met, verschil in waterpotentiaal tussen cel en extern
oplossing [max. 3]

Uitleg

water beweegt (altijd) van een gebied met een hoger waterpotentieel naar een gebied met een lager waterpotentieel
(in dit geval) door osmose
door gedeeltelijk permeabel celoppervlak membraan van cel
als de cel zich vult met water, zet de cel/protoplast uit en neemt de (potentiële) druk toe
tot waterpotentiaal van cel = nul/waterpotentiaal van zuiver water

celwand stijf/rekt niet (ver) uit en voorkomt binnendringen van meer water cel is gezwollen [max. 5]

10 een hoe groter het concentratieverschil, hoe groter de transportsnelheid [1]
B (netto)diffusie en gefaciliteerde diffusie treden alleen op als er een concentratie, verschil/gradiënt, over het membraan is
of
bij evenwicht/indien geen concentratieverschil,
er is geen, netto uitwisseling/transport over membraan/transportsnelheid, is hetzelfde in beide
routebeschrijving AW
actief transport kan optreden, zelfs als er geen concentratieverschil is
omdat moleculen/ionen AW worden gepompt [3]
C l actief transport [1]
ii actief transport is afhankelijk van een voorraad ATP
geleverd door ademhaling [2]


Biologie 171

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Beschrijf endocytose, inclusief fagocytose, pinocytose en receptor-gemedieerde endocytose
  • Begrijp het proces van exocytose

Naast het verplaatsen van kleine ionen en moleculen door het membraan, moeten cellen ook grotere moleculen en deeltjes verwijderen en opnemen (zie (Figuur) voor voorbeelden). Sommige cellen zijn zelfs in staat om hele eencellige micro-organismen te verzwelgen. Je hebt misschien de juiste hypothese geopperd dat wanneer een cel grote deeltjes opneemt en afgeeft, deze energie nodig heeft. Een groot deeltje kan echter niet door het membraan, zelfs niet met energie die de cel levert.

Endocytose

Endocytose is een type actief transport dat deeltjes, zoals grote moleculen, delen van cellen en zelfs hele cellen, in een cel beweegt. Er zijn verschillende variaties op endocytose, maar ze hebben allemaal een gemeenschappelijk kenmerk: het plasmamembraan van de cel dringt binnen en vormt een zak rond het doeldeeltje. Het zakje knijpt af, waardoor het deeltje zichzelf in een nieuw gecreëerd intracellulair blaasje, gevormd uit het plasmamembraan, bevat.

Fagocytose

Fagocytose (de toestand van "celeten") is het proces waarbij een cel grote deeltjes opneemt, zoals andere cellen of relatief grote deeltjes. Wanneer bijvoorbeeld micro-organismen het menselijk lichaam binnendringen, zal een type witte bloedcel, een neutrofiel, de indringers door dit proces verwijderen, waarbij het micro-organisme wordt omhuld en opgeslokt, dat het neutrofiel vervolgens vernietigt ((Figuur)).


Ter voorbereiding op fagocytose wordt een deel van het naar binnen gerichte oppervlak van het plasmamembraan bedekt met het eiwit clathrine, dat de sectie van dit membraan stabiliseert. Het gecoate gedeelte van het membraan strekt zich dan uit vanaf het lichaam van de cel en omringt het deeltje, en omsluit het uiteindelijk. Zodra het blaasje dat het deeltje bevat in de cel is ingesloten, komt het clathrine los van het membraan en gaat het blaasje samen met een lysosoom om het materiaal in het nieuw gevormde compartiment (endosoom) af te breken. Wanneer toegankelijke voedingsstoffen uit de afbraak van de blaasjesinhoud zijn geëxtraheerd, versmelt het nieuw gevormde endosoom met het plasmamembraan en geeft het zijn inhoud af aan de extracellulaire vloeistof. Het endosomale membraan wordt weer onderdeel van het plasmamembraan.

Pinocytose

Een variant van endocytose is pinocytose. Dit betekent letterlijk "celdrinken". Deze Amerikaanse embryoloog en celbioloog, ontdekt door Warren Lewis in 1929, beschreef een proces waarbij hij aannam dat de cel doelbewust extracellulair vocht opnam. In werkelijkheid is dit een proces waarbij moleculen, waaronder water, worden opgenomen die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. Pinocytose resulteert in een veel kleiner blaasje dan fagocytose, en het blaasje hoeft niet te fuseren met een lysosoom ((Figuur)).


Een variant van pinocytose is potocytose. Dit proces maakt gebruik van een coating-eiwit, caveolin, aan de cytoplasmatische zijde van het plasmamembraan, dat een vergelijkbare functie vervult als clathrine. De holtes in het plasmamembraan die de vacuolen vormen, hebben naast caveolin ook membraanreceptoren en lipide-rafts. De vacuolen of blaasjes gevormd in caveolae (enkelvoud caveola) zijn kleiner dan die in pinocytose. Potocytose brengt kleine moleculen de cel in en transporteert ze door de cel voor hun vrijlating aan de andere kant, een proces dat we transcytose noemen.

Receptor-gemedieerde endocytose

Een gerichte variatie van endocytose maakt gebruik van receptoreiwitten in het plasmamembraan die een specifieke bindingsaffiniteit hebben voor bepaalde stoffen ((Figuur)).


Bij receptor-gemedieerde endocytose, zoals bij fagocytose, hecht clathrine zich aan de cytoplasmatische zijde van het plasmamembraan. Als de opname van een verbinding afhankelijk is van receptor-gemedieerde endocytose en het proces niet effectief is, wordt het materiaal niet verwijderd uit de weefselvloeistoffen of het bloed. In plaats daarvan blijft het in die vloeistoffen en neemt de concentratie toe. Het falen van receptor-gemedieerde endocytose veroorzaakt sommige menselijke ziekten. Door receptor gemedieerde endocytose verwijdert bijvoorbeeld lipoproteïne met lage dichtheid of LDL (of '8220bad'8221 cholesterol) uit het bloed. Bij de menselijke genetische ziekte familiale hypercholesterolemie zijn de LDL-receptoren defect of ontbreken ze volledig. Mensen met deze aandoening hebben levensbedreigende niveaus van cholesterol in hun bloed, omdat hun cellen de LDL-deeltjes niet kunnen verwijderen.

Hoewel receptor-gemedieerde endocytose is ontworpen om specifieke stoffen die zich normaal in de extracellulaire vloeistof bevinden, in de cel te brengen, kunnen andere stoffen op dezelfde plaats de cel binnendringen. Griepvirussen, difterie en choleratoxine hebben allemaal plaatsen die kruisreageren met normale receptorbindingsplaatsen en toegang krijgen tot cellen.

Zie Receptor-gemedieerde endocytose (video) in actie en klik op verschillende onderdelen voor een gerichte animatie.

Exocytose

Het omgekeerde proces van het verplaatsen van materiaal in een cel is het proces van exocytose. Exocytose is het tegenovergestelde van de processen die we hierboven hebben besproken, omdat het tot doel heeft materiaal uit de cel in de extracellulaire vloeistof te verdrijven. Afvalmateriaal is gehuld in een membraan en versmelt met de binnenkant van het plasmamembraan. Deze fusie opent de vliezige omhulling aan de buitenkant van de cel en het afvalmateriaal wordt naar de extracellulaire ruimte verdreven ((Figuur)). Andere voorbeelden van cellen die moleculen afgeven via exocytose omvatten secretie van extracellulair matrixeiwit en secretie van neurotransmitters in de synaptische spleet door synaptische blaasjes.


Transportmethoden, energievereisten en soorten vervoerd materiaal
Transportmethode: Actief passief Materiaal vervoerd
Diffusie Passief Materiaal met klein molecuulgewicht
Osmose Passief Water
Gefaciliteerd transport/verspreiding Passief Natrium, kalium, calcium, glucose
Primair actief transport Actief Natrium, kalium, calcium
Secundair actief transport Actief Aminozuren, lactose
fagocytose Actief Grote macromoleculen, hele cellen of cellulaire structuren
Pinocytose en potocytose Actief Kleine moleculen (vloeistoffen/water)
Receptor-gemedieerde endocytose Actief Grote hoeveelheden macromoleculen

Sectie Samenvatting

Actieve transportmethoden vereisen direct gebruik van ATP om het transport van brandstof te voorzien. In een proces dat wetenschappers fagocytose noemen, kunnen andere cellen grote deeltjes opslokken, zoals macromoleculen, celdelen of hele cellen. Bij fagocytose dringt een deel van het membraan binnen en stroomt rond het deeltje, uiteindelijk afknijpen en het deeltje volledig omsloten door de omhulling van een plasmamembraan achterlaten. De cel breekt de inhoud van de blaasjes af, waarbij de deeltjes als voedsel worden gebruikt of worden verzonden. Pinocytose is een soortgelijk proces op kleinere schaal. Het plasmamembraan dringt binnen en knijpt af, waardoor een klein omhulsel van vloeistof van buiten de cel wordt geproduceerd. Pinocytose importeert stoffen die de cel nodig heeft uit de extracellulaire vloeistof. De cel verdrijft afval op een vergelijkbare maar omgekeerde manier. Het duwt een vliezige vacuole naar het plasmamembraan, waardoor de vacuole met het membraan kan versmelten en zichzelf in de membraanstructuur kan opnemen, waardoor de inhoud naar buiten wordt vrijgegeven.

Gratis antwoord

Waarom is het belangrijk dat er verschillende soorten eiwitten in plasmamembranen zitten voor het transport van materialen in en uit een cel?

De eiwitten stellen een cel in staat om te selecteren welke verbinding zal worden getransporteerd, om aan de behoeften van de cel te voldoen en niets anders binnen te halen.

Waarom hebben ionen ondanks hun kleine formaat moeite om door plasmamembranen te komen?

Ionen zijn geladen en bijgevolg zijn ze hydrofiel en kunnen ze niet associëren met het lipidegedeelte van het membraan. Ionen moeten worden getransporteerd door dragereiwitten of ionenkanalen.

Woordenlijst


Biologische membranen #2

Plasmamembranen zijn gedeeltelijk permeabel omdat ze sommige, maar niet alle stoffen doorlaten.

  • Zeer kleine moleculen diffunderen door het plasmamembraan
  • Sommige stoffen lossen op in de lipidenlaag om er doorheen te gaan
  • Grotere stoffen passeren eiwitkanalen of worden gedragen door dragereiwitten

Rollen van het plasmamembraan

  • Scheidt de inhoud van de cel van de externe omgeving
  • Reguleert transport van materialen in en uit de cel
  • Kan specifieke enzymen bevatten die betrokken zijn bij metabole routes
  • Bevat antigenen zodat het immuunsysteem de cel als zichzelf kan herkennen en deze niet kan aanvallen
  • Kan chemische signalen afgeven aan andere cellen en bevat receptoren voor celcommunicatie en signalering (hormoon bindt aan membraangebonden receptoren)
  • Mogelijk de plaats van chemische reacties

Rollen van membranen in cellen zijn onder meer:

  • De cristae van mitochondriën die een groot oppervlak bieden voor aerobe ademhaling
  • De thylakoïde van chloroplasten die chlorofyl huisvesten en de plaats zijn van fotosynthese
  • Het plasmamembraan van de epitheelcellen van de dunne darm die spijsverteringsenzymen bevatten die bepaalde suikers afbreken

Vloeibaar mozaïek model – theorie van celmembraanstructuur met eiwitten ingebed in een zee van fosfolipiden

  • Kanaaleiwitten - laten ionen doorstromen
  • Dragereiwitten - laten specifieke moleculen door het membraan toe
  • Glycolipide – lipide/fosfolipide met een koolhydraatketen
  • Glycoproteïne – eiwit met een koolhydraatketen
  • Anderen omvatten: Enzymen, antigenen en receptorplaatsen voor hormonen
  • Cholesterol – reguleert de vloeibaarheid en geeft mechanische stabiliteit en is bestand tegen het effect van temperatuurveranderingen op het membraan
  • Glycocalyx - het hydrofiele gebied net buiten de cel bestaande uit koolhydraatketens die zijn bevestigd aan zowel lipiden als eiwitten

Neuron celmembranen

  • Eiwitkanalen en dragers die het lange axon bedekken, maken het transport van ionen mogelijk om de geleiding van elektrische impulsen over hun lengte te brengen
  • Ze hebben verschillende keren een myeline-omhulsel van afgeplatte cellen om zich heen om meer membraanlagen te geven en om de elektrische impulsen te isoleren

Wortelhaarcelmembranen

Ze hebben veel dragereiwitten die nitraationen vanuit de bodem naar de cel transporteren als onderdeel van de stikstofcyclus.

Cristae van mitochondriën

Deze bevatten veel elektronendragers gemaakt van eiwit- en waterstofionkanalen die geassocieerd zijn met ATP-synthese

Membranen van witte bloedcellen

Deze bevatten eiwitreceptoren voor detectie van antigenen op vreemde cellen en pathogenen

Diffusie over membranen

Diffusie – verplaatsing van moleculen van een gebied met een hoge concentratie van dat molecuul naar een gebied met een lage concentratie over een gedeeltelijk permeabel membraan langs een concentratiegradiënt. Het is passief en omvat geen metabole energie (ATP)

Gefaciliteerde diffusie – de verplaatsing van moleculen van een gebied met een hoge concentratie van dat molecuul naar een gebied met een lage concentratie over een gedeeltelijk permeabel membraan via eiwitkanalen of dragers. Dit vereist nog steeds geen metabole energie (ATP)

Passieve processen gebruiken alleen de kinetische energie van de moleculen, niet ATP.

Wanneer moleculen hun concentratiegradiënt omlaag bewegen, bewegen ze nog steeds willekeurig, maar blijven ze gelijkmatig verspreid, wat netto-diffusie wordt genoemd. Ze hebben een evenwicht bereikt.

Concentratiegradiënt wordt gehandhaafd door de ademhalingscellen met behulp van de O2 bij dieren en het kooldioxide dat in de palissadecel diffundeert om te worden gebruikt in chloroplasten voor fotosynthese en het constante gebruik van deze moleculen in de cel handhaaft een concentratiegradiënt omdat er altijd een hogere concentratie is in de externe omgeving.

Factoren die de snelheid van eenvoudige diffusie beïnvloeden

  • Temperatuur - naarmate dit toeneemt, neemt de kinetische energie toe, waardoor de diffusiesnelheid toeneemt
  • Diffusieafstand - hoe dikker de membraan/diffusieafstand, hoe langzamer de diffusiesnelheid
  • Oppervlakte – van een groter oppervlak kan meer diffusie plaatsvinden
  • Grootte van diffunderend molecuul – kleinere moleculen/ionen diffunderen sneller
  • Concentratiegradiënt - hoe steiler de gradiënt, hoe sneller de diffusie

Neuronen hebben veel ionenkanalen bij synapsen om de elektrische geleidbaarheid tussen cellen te bevorderen.

Epitheelcelmembranen hebben altijd chloride-ionkanalen, omdat deze een rol spelen bij het reguleren van de slijmsamenstelling.

Dit is de netto passage van watermoleculen langs hun waterpotentiaalgradiënt, over een gedeeltelijk permeabel membraan.

Water potentiaal – maat voor de neiging van watermoleculen om van het ene gebied naar het andere te diffunderen

In een oplossing wordt de opgeloste stof opgelost in het oplosmiddel. Watermoleculen kunnen direct door de fosfolipide dubbellaag gaan.

Als moleculen van opgeloste stoffen dissociëren in geladen ionen, zal water door hen worden aangetrokken, omdat het een polair molecuul is.

Water potentiaal

  • Zuiver water heeft het hoogste waterpotentieel van 0kPa
  • Opgeloste moleculen verlagen de waterpotentiaal
  • Watermoleculen gaan van een hoge waterpotentiaal naar een lage waterpotentiaal
  • Wanneer het waterpotentieel aan beide zijden gelijk is, zal er geen netto beweging van osmose zijn
  • Water met opgeloste stoffen heeft negatieve waterpotentiaalwaarden

Actief transport - de beweging van stoffen tegen hun concentratiegradiënt over een celmembraan waarvoor ATP . nodig is

Endocytose – bulktransport van moleculen te groot om door een celmembranen in een cel te gaan

Exocytose - bulktransport van moleculen die te groot zijn om door een celmembraan uit een cel te gaan

Natriumkaliumpompen

3x Na+-ionen worden in de ene richting getransporteerd, terwijl 2x K+-ionen in de tegenovergestelde richting worden getransporteerd.

Drager eiwitten

ATP zorgt ervoor dat sommige dragereiwitten hun conformatie kunnen veranderen om het molecuul van de ene kant van een gradiënt naar de andere te dragen

Massatransport

Pinocytose - cellen die vloeistoffen opnemen

Fagocytose - cellen die vaste stoffen opnemen (bijv. WBC die een bacterie opnemen)

  1. Een membraangebonden blaasje, dat een stof bevat die moet worden uitgescheiden, wordt naar het celoppervlak verplaatst
  2. Het blaasje versmelt met het celmembraan
  3. De gefuseerde site splitst zich en geeft de inhoud van het blaasje vrij aan de externe omgeving


Beoordelingsvragen

Wat gebeurt er met het membraan van een blaasje na exocytose?

  1. Het verlaat de cel.
  2. Het wordt gedemonteerd door de cel.
  3. Het versmelt met en wordt onderdeel van het plasmamembraan.
  4. Het wordt opnieuw gebruikt in een ander exocytose-evenement.

Welk transportmechanisme kan hele cellen in een cel brengen?

  1. pinocytose
  2. fagocytose
  3. gefaciliteerd vervoer
  4. primair actief transport

Op welke belangrijke manier verschilt receptor-gemedieerde endocytose van fagocytose?

  1. Het transporteert slechts kleine hoeveelheden vloeistof.
  2. Het gaat niet om het afknijpen van het membraan.
  3. Het brengt alleen een specifiek gerichte stof binnen.
  4. Het brengt stoffen de cel in, terwijl fagocytose stoffen verwijdert.

Veel virussen komen gastheercellen binnen via receptor-gemedieerde endocytose. Wat is een voordeel van deze instapstrategie?

  1. Het virus komt direct het cytoplasma van de cel binnen.
  2. Het virus wordt beschermd tegen herkenning door witte bloedcellen.
  3. Het virus komt alleen zijn doelgastheerceltype binnen.
  4. Het virus kan zijn genoom rechtstreeks in de celkern injecteren.

Welke van de volgende organellen is afhankelijk van exocytose om zijn functie te voltooien?

Stel je voor dat een cel exocytose kan uitvoeren, maar slechts minimale endocytose. Wat zou er met de cel gebeuren?


Een gerichte variatie van endocytose maakt gebruik van receptoreiwitten in het plasmamembraan die een specifieke bindingsaffiniteit hebben voor bepaalde stoffen (Figuur).

Bij receptor-gemedieerde endocytose is de opname van stoffen door de cel gericht op een enkel type stof dat zich aan de receptor op het buitenoppervlak van het celmembraan bindt. (credit: wijziging van het werk van Mariana Ruiz Villareal)

Hoewel receptor-gemedieerde endocytose is ontworpen om specifieke stoffen die zich normaal in de extracellulaire vloeistof bevinden, in de cel te brengen, kunnen andere stoffen op dezelfde plaats de cel binnendringen. Griepvirussen, difterie en choleratoxine hebben allemaal plaatsen die kruisreageren met normale receptorbindingsplaatsen en toegang krijgen tot cellen.

Link naar leren

Zie receptor-gemedieerde endocytose in actie en klik op verschillende onderdelen voor een gerichte animatie.


Wat is bulkstroom?

Bulkstroom is een beweging van moleculen van een gebied met hoge druk naar een gebied met lage druk. In de celbiologie verwijst het naar het transport van vloeistoffen of elektrolyten tussen cellen door openingen of poriën tussen de cellen. Toiletten en kranen maken gebruik van mechanismen die bulkstroom gebruiken, evenals de transportsystemen die worden aangetroffen in planten en dieren.

Xyleem en floëem in planten vervullen een functie die vergelijkbaar is met aders en slagaders bij dieren. In de bloedsomloop stroomt het bloed door de slagaders en aders van gebieden met hoge druk naar gebieden met lage druk. Planten zijn ook afhankelijk van bulkstroom om materialen naar verschillende plaatsen te vervoeren. Water in het xyleem van de bladeren verdampt in een proces dat transpiratie wordt genoemd, waardoor er minder druk in het xyleem ontstaat. Het water kan dan door het xyleem omhoog stromen naar de zone met minder druk.

Over het algemeen is bulkstroom in planten een sneller proces dan osmose of diffusie, die beide een passief transport van materialen van een gebied met hoge naar lage druk met zich meebrengen. Maar diffusie kan materialen alleen over korte afstanden overbrengen, wat een probleem is voor hoge planten. Bulkstroom kan water van de wortels van een plant helemaal naar de bladeren duwen.


Bekijk de video: Every IB Biology drawing you NEED to know (December 2021).