Zelula mintzaren bidezko garraio

Zelula mintzaren osagaiak, bigeruza lipidikoa eta proteina garraiatzaileak.

Zelula mintzaren bidezko garraioa hainbat sustantziak (molekula txikiak edota ioiak) zelula mintza zeharkatuz zelula barnera edo kanpora ateratzeko erabiltzen dituzten mekanismo eta prozesuen multzoa da. Zelula mintza bigeruza lipidikoak eta integraturik dituen proteinek osatzen dute eta egitura horri esker iragazkortasun selektiboa dauka, hau da, sustantzien elkartrukea erregulatzeko gaitasuna dauka.

Oinarrizko kontzeptuak

Mintz batek banatzen dituen konpartimentuen artean sustantzia zehatz baten fluxua kontzentrazio handiena duen aldetik txikienera gertatzen da, gradiente elektrokimikoa jarraituz. Kontrako norantzan ere egin daiteke, gradientearen kontra, baina horretarako energia gastatu beharra dago.

Zelula mintza anfifilikoak diren lipidoez osaturik dago, fosfolipidoz eta kolesterolaz bereziki. Geruza bikoitza eratzerakoan mintzaren alde bietan alde hidrofilikoa kokatzen da eta mintzaren barnealdean alde hidrofobikoa. Hori dela eta kargarik gabeko molekulek erraz zeharkatzen dute mintza (CO₂, N₂, O₂...), eta karga txikia izan arren tamainaz txikiak diren molekulek ere bai (ura, urea, etanola...). Ioiek (K , Na , Cl^-, HCO3^-) eta molekula handiagoek (ATP, glukosa, aminoazidoak...) ordea ezin dute pasatu eta horretarako transmintzeko proteinak erabiltzen dira.

Garraio pasiboa

Substantziak pilaketa handiko eremu batetik pilaketa txikiko eremura pasatzen dira eta ez da energiarik gastatzen. Mintza zeharkatu behar duen sustantziaren ezaugarrien arabera difusio bakuna edo difusio erraztua gertatuko da.

Difusio bakuna

Kargarik ez duten molekula apolarrek (O₂, CO₂, bentzenoa...) difusio bakunaren bidez zeharkatzen dute zelula mintza. Berez gertatzen den prozesua da eta hauen garraioa kontrolatzeko aukera txikia du zelulak. Molekula polar oso txikiek ere zeharkatu dezakete zelula mintza, urak edo etanolak esate baterako.

Hainbat faktorek eragiten dute difusio bakunaren abiaduran:

• Kontzentrazio gradentea zenbat eta handiagoa izan azkarragoa izango da molekulen garraioa.
• Sustantzia zenbat eta hidrofoboagoa izan lipidotan errazago barneratuko da eta azkarrago zeharkatuko du mintza.
• Sutantziaren tamaina zenbat eta txikiagoa izan azkarrago zeharkatuko du mintza.
• Sustantzia kargatuen kasuen mintzaren potentzialak zeresana izango du. Egoera normalean zelula mintz gehienetan mintzaren kanpoaldea negatiboki kargatua egoten da.

Difusio erraztua

Sustantzia polarrek ezin dute lipido geruza hidrofoboa zeharkatu eta mintzaren beste aldera joateko daukaten modu bakarra mintzean txertaturik dauden proteia garraiatzaileak erabiltzea da. Honi esker garraio mota hau kontrolatzen erraza da. Bi motatako proteinak aurkitzen ditugu:

• Proteina garraiatzaileak (carrier): gluzidoak, aminoazidoak edo nukleosidoak garraiatzen dituzte eta horretarako konformazio aldaketa bat izaten dute.
• Ioien kanalak: Bide bat irekitzen dute eta kontzentrazio gradientearen arabera eta ioi kargatuak sartzen dira. Biderik azkarrena da baina kontrolatzeko zailagoa proteina garraiatzaile bidezkoa baino.

Osmosia

Sakontzeko, irakurri: «Osmosi»

Osmosiaren eragina globulu gorrietan.

Mintzaren alde bietan ur disoluzioak daudenez bien kontzentrazioa berdintzeko joera izaten da eta disolbaturiko elementuak mugitzea baino errazagoa eta azkarragoa izaten da ur molekula txikiek zelula mintza zeharkatzea. Kasu honetan diluituena dagoen aldetik kontzentratuenera aldatzen dira urmolekulak. Presio osmotikoa oreka mantentzeko presioa bezala definitzen da.

Zelularengan eragin handia izaten du, ur kopuru handia atera edo sartzen bada zelularen heriotza ekar baitlezake:

• Ingurune hipertonikoan (kanpoan kontzentrazio handia) dagoen zelulatik ura atera egingo da eta muturreko egoera batean zelulak plasmolisia sufrituko du eta hil egingo da.
• Ingurune isotonikoan zelula barnean zein kanpoan kontzentrazio berdina izango da. Ez du esan nahi urik aldatuko ez denik, baizik eta kopuru bera sartu eta aterako dela zelulatik.
• Ingurune hipotonikoan (kanpoan kontzentrazio txikia) dagoen zelularen barnera ur asko sartuko da eta muturreko egoera batean hanpaduraz eztanda egingo du.

Dialisia

Sakontzeko, irakurri: «Dialisi»

Zelula mintz porotsuetan urarekin batera tamaina txikiko molekulak ere pasatzen dira sistema kardiobaskularrak eragindako presio hidrostatikoaren bidez. Giltzurrunetako nefronatan dagoen Bowmanen kapsulan poro oso txikiak daude eta albuminak eta proteina txikienak baino ezin dira pasa, gibeleko zeluletan ordea poroak handiagoak dira eta solutu ugari pasatzen da, gero metabolizatuak izango direnak.

Garraio aktiboa

Sodio-potasio ponparen funtzionamendua.

Kontzentrazio gradientearen aurka garraiatzen ditu ioiak eta horretarako energia gastatu beharra dauka, ATP molekulen hidrolisiaren bidez lortzen duena. ATPasa entzima esaten zaie, ATPa gastatuz betetzen dutelako beren funtzioa.

Hainbat proteinek energia gastu bakarrarekin ioi bat baino gehiago garraiatzen dute:

• Sinporte garraioa: Ioi guztiak norabide berean garraiatzen da. Ioi bat gradientearen alde eta bestea gradientearen aurka.
• Antiporte garraioa: Ioi bat edo batzuk barneratu eta beste bat edo batzuk kanporatzen dira. Sodio-potasio ponpa eta sodio-kaltzio trukatzailea dira adibide ezagunenak.

Ponpen jarduerak desoreka elektrikoa eragiten du eta mintz potentziala sortzen da. Ponpa hauek beharrezkoak dira bihotzaren erritmoa markatzeko orduan, muskuluen kitzikaduran eta neuronetako transmisio sinaptikoan.

Kanpo estekak

• Datuak: Q6151736