Membrantransport

endoexo.png

  • Eksocytose
    Intracellulære vesikler smelter sammen med cellemembranen og frigjør innholdet sitt til ekstracellulært rom
    Eksocytose tilfører lipider og proteiner og gjør at cellemembranens areal øker.
  • Endocytose
    Opptak av innhold fra ekstracellulært rom ved innvaginering av cellemembranen
    Endocytose gjør at cellemembranens areal minker.

Kiss and run
Kiss and Run.gif

kiss-and-run1.png

Cellemembranens hvilespenning er på ~-70mv. Vi finner Na+ hovedsakelig utenfor og K+ innenfor. Det er flere K+ lekkekanaler enn for Na+. Når K+ lekker ut blir det mer negativt inni cellen enn utenfor (likevektspotensialet for K+ er ~-90mv). Hvilespenningen er ~-70mv på grunn av Na+ som lekker inn. Na+/K+-pumpen opprettholder hvilepotensialet.

  • Intracellulært
    K+ og andre organiske anioner
  • Ekstracellulært
    Na+, Cl-, Ca2+

Elektrokjemisk potensiale for et ion kan regnes ut ved:
μ = RTln(co/ci) + zFEm
μ= potensial
R = universell gasskonstant
T= absolut ttemperatur
C = konsentrasjon på innside (i) og utside (o)
z = ionets ladning
F = Faradays konstant
Em = elektrisk potensialforskjell over membran

Ved elektrokjemisk likevekt skjer det ingen netto forflytning av ionet

Nernst likning gir likevektspotensialet til ionet (Em)
nernst.png

  • Ionet vil diffundere mot en elektrokjemisk likevekt (gjennom ionekanaler)
  • Ioner med størst permiabilitet får størst effekt på membranpotensialet
    K+ som regel viktigst i kroppen (lekkasjestrøm)

Dersom likevekten var fordelt presist slik Gibbs-Donnan-modellen forutser ville vi fått et osmotisk trykk inn i cellen (pg.a. flere molekyler på innsiden). Dette får vi ikke fordi:

  • Cellen tåler ikke for stor innstrømning av vann.
  • Negativt ladde proteiner intracellulært balanseres av ekstracellulært Na+.
  • Lekkasje av Na+ over membranen pumpes ut igjen av Na+/K+-atpase (som er viktig for reguleringen av cellevolum).

Hvordan kan celler motvirke akutte volumforandringer?

  • Eksocytose
    Spleise direkte med cellemembranen (totalspleising, ikke kyss og bail)
    Om Na+/K+-ATPase hemmes, f.eks. av ouabain, vil cellene svelle
  • Akkumulering av nøytrale aminosyrer inni cellen
    Produseres ved cellemetabolisme og påvirker ikke enzymfunksjon slik økte Ca2+/Na+-nivåer gjør
  • Regulering av vannkanaler (akvaporiner)

Foreleser: Linda Hildegard Bergersen

Ressurser
Presentasjon

Celler og vev I

Hvorfor har celler egne organeller?
Fordi mange av prosessene vi er avhengige av er 1) tilstrekkelig avanserte og 2) tilstrekkelig volatile (frie radikaler) til at det er nødvendig.

Noen prokariote celler (e.g. bakterier) klarer seg bra uten f.eks. nukleus, men de er samtidig også en del enklere. Prokarios kommer av gresk og betyr “før kjernen”

Blant cellens organeller finner vi

  • Mitokondrie
    Lager ATP
  • Lysosomer
    Cellens søppelkvern. Bryter ned organeller og annet. De har enzymer som katalyserer hydrolyse av organiske molekyler, dvs. de bruker vann for å spalte to molekyler (“motsatte” av kondensasjonsreaksjon).
  • ER (endoplasmatisk retikulum)
    “Ansvarlig” for transport av proteiner i cellen (f.eks. markerer proteiner som skal pakkes i vesikler usw.).
  • Golgiapparatet
    “Ansvarlig” for å modifisere makromolekyler som proteiner.

Hvordan holder vi celler fra hverandre?
Organellene har cellemembraner laget av lipider (e.g. fosforlipid) som ikke er lett vannløselige. Cytosolen, væsken i cellen, består for det meste av vann og salter, og trenger derfor ikke lett gjennom membranene. Cell membrane
Yttersidene av membranen er hydrofil, mens midten er hydrofob. Dette er fordi membranen for det meste består av fosfoglyserider med en lang hydrofob hale i den ene enden og hydrofile fosfatgrupper i den andre. 

Hvordan kommer proteiner gjennom cellemembranen?
I cellen har vi vesikler som i grunn er cellemembraner. Proteinet snører seg inn i vesiklen som kan smelte sammen med cellemembraner og føre proteiner ut og inn. Denne prosessen kalles eksocytose. I tillegg til vesiklene finnes det spesialiserte kanaler i membranene for ioner. F.eks. finnes det egne kanaler for kalium, kalsium, natrium osv. Cellen kan selv balansere gradienten. Transportørproteiner kan i tillegg flytte ioner mot konsentrasjonsgradienten (tenk ATP-syntese, H+ gradient). Vi har også mange proteiner som sitter fast i membranen (en viktig del av struktur og funksjon). 

I presentasjonen ser vi tre bilder med forskjellige celler:

  • Beinmargceller
    Har i utgangspunktet ikke cellekjerne, men har hatt det. Vi ser på bildet at cellene har ulik form på cellekjernen, noe som forteller oss om tilstandene i lokalmiljøet.
  • Oocytt, eggcelle
    Oocytten er den store cellen i midten. Eggcellen er mye større enn de små støttecellene med røde cellekjerner rundt.
  • Magesekkceller
    De produserer saltsyre sånn at vi får veldig lav pH i magen sånn at vi kan drepe bakterier og sånn at vi kan bryte ned mat og sånn.

Cellene er forskjellige fordi de uttrykker forskjellige gener. Hva er det som gjør at visse gener skrus av og på (genregulering)? Det skal vi lære om senere.

Kondensert og ekstendert kromatin danner prikker som vi av og til ser i cellekjernen. Vi ser og i noen celler en nukleolus, liten kjerne, som handler om hvordan cellen bygger opp ribosomer. En høy grad av proteinsyntese har tydelig grad av nukleolus.

Lysmikroskopet har en begrensning på rundt 200 nm. For å se flere detaljer må vi bruke et elektronmikroskop. De minste cellene er rundt 10 mikrometre.

Analyse av et bilde i presentasjonen
I midten har vi cellekjernen. Vi ser flekker som tyder på kondensert og ekstendert kromatin. Det er ingen tydelig nukleolus som kan tyde på liten grad av proteinsyntese. De små mørke prikkene kan være vesikler som lagrer proteiner og andre molekyler (f.eks. adrenalin). Vi kan se mitokondrier, men de er ikke så tydelige. De lange, brede, flate strukturene er ER og ser ut som en fjellside hvor bønder planter te. 

Endocytose er opptak av stoffer inn i cellen. Cellen kan flytte på plasmamembranen og på denne måten svelge bakterier. Lysosomene i cellen begynner da å bryte dem ned.

Fagocyterende celle
Makrofagen er viktig i fagocytosen. Navnet kommer av gresk og betyr storspiser. De har “hvite” hulrom inni seg hvor det de har svelget ender opp. I bildet ser vi en bakterie som har blitt omsluttet av plasmamembranen. Det kommer et fagosom og lysosom som bryter det ned. Cellekjernen i bildet er delt fordi vi har skåret gjennom cellen for å ta det.


ForeleserErik Dissen

Ressurser
Temaside