Vezikularni Transport

Front 1

Koji su organeli uključeni u vezikularni transport i zašto?

Back 1

Uključeni su ER, GA i lizosomi. Uključeni su zato što iz ovih organela nastaju vezikule- lumen odjeljka krcat molekulama otrgnut od njegove membrane – te vezikule ne prolaze kroz membrane već se kreću između odjeljaka koji su toploški jednakih prostora i stapaju se s tim odjeljkom. Lumen svakog odjeljka u vezikularnom transportu je topološki jednak izvanstaničnom prostoru. Svi odjeljci međusobno komuniciraju transportnim vezikulama koje stalno pupaju iz jedne membrane i stapaju se s drugom membranom.

Front 2

Što znači transport između topološki jednakih prostora?

Back 2

To znači da su ti prostori istog kemijskog sastava, imaju iste enzime proteine, itd. Takav je vezikularni transport i svaki odjeljak je jednakog sastava. I svi su topološki jednaki izvanstaničnom prostoru. I transport kroz jezgrine pore.

Front 3

Opišite biosintetski sekretorni put, koji su organeli u njega uključeni i što se u svakome odnjih događa s proteinom.

Back 3

Biosintetski sekretorni put vodi od ER preko Golgijevog aparata do stanične površine, s postranim putem koji vodi do lizosoma. U biosintetskom sekretornom putu molekule proteina se prenose od ER do stanične membrane ili preko kasnih endosoma do lizosoma. Svaka molekula koja putuje duž biosintetskog sekretornog puta prolazi kroz mnoge odjeljke, stanica može tu molekulu modificirati na brojnim kontrolnim mjestima, pohraniti ju dok joj nije potrebna, a onda uzeti i dopremiti do specifičnog dijela stanične površine procesom nazvanim egzocitoza. Organeli koji sudjeluju su ER, GA i lizosomi. U ER se radi dorada proteina, transport proteina ovisno o signalnom slijedu na proteinu. Ako je protein trasmembranski, prenosi se ugrađen u membranu ER, tj. kao dio membrane transportne vezikule. Ako je protein sekretorni, premješta se u lumen ER i do lumena drugih organela ili izvan stanice se prenosi unutar transportnih vezikula. U GA se proteini dodatno obrađuju, tj. modificiraju za proteolitičko cijepanje ili fosforilaciju ili konačnu glikozilaciju, te se razvrstavaju za transport do lizosoma, stanične membrane ili izlučivanje. U lizosomima se proteini razgrađuju, a u staničnu membranu se ugrađuju.

Front 4

Što je zajedničko organelima koji su povezani vezikularnim transportom i zašto se transport između njih odvija u vezikulama?

Back 4

Svi ti organeli su građeni na sličan način, oni su nakupina cisterni i plosnatih vrećica okruženi jednostrukom membranom koja tvori lumen, a lumen im je svima topološki jednak i jednak izvanstaničnoj tekućini. I ER i GA su sposobni stvarat vezikule pomoću kojih međusobno komuniciraju, tj. vrše transport molekula. Transport između njih se odvija vezikulama zato što su im lumeni toploški jednaki međusobno, ali toploški različiti od citosola, pa se molekule unutar lumena jednog organela odvoje od njega pupanjem i potom nastaju vezikule iz jedne membrane i stope se s membranom drugog toploški jednakog odjeljka.

Front 5

Gdje se sintetiziraju te kako se do stanične membrane transportiraju proteini koji su joj namijenjeni?

Back 5

Proteini namijenjeni izlučivanju iz stanice, se sintetiziraju na ribosomima vezanim na membranu hrapavog ER, a prenose se otopljeni u lumenu transportne vezikule. Proteini namijenjeni staničnoj membrani ili membranama drugih odjeljaka na biosintetskom sekretornomputu ne otpuštaju se u lumen ER već se ugrađuju u membranu ER. Duž cijelog sekretornog puta oni se transportiraju kao dio membrane, a ne kao topljivi proteini lumena i zadržavaju istu orijentaciju.

Front 6

Opišite Golgijev aparat, njegovu građu i funkciju.

Back 6

Golgijev aparat (također nazvan i Golgijev kompleks ili Golgijev snop) važno je mjesto kako sinteze ugljikohidrata tako i mjesto razvrstavanja i otpremanja produkata nastalih u ER. Golgijev aparat djeluje kao tvornica u kojoj se proteini prihvaćeni iz ER dalje obrađuju i razvrstavaju za transport do svojih konačnih odredišta: lizosoma, stanične membrane, izlučivanje. Glikolipidi i sfingomijelin sintetiziraju se unutar Golgijevog aparata. U biljnim stanicama, Golgijev aparat služi kao mjesto gdje se sintetiziraju složeni polisaharidi stanične stijenke. Čak 80% metaboličke aktivnosti GA u biljnim stanicama otpada na sintezu polisaharida. Golgijev aparat sastoji se od uređenog niza pododjeljaka. Sastoji se od spljoštenih vreća (cisterni) omeđenih membranom i pridruženih vezikula. Obično je smješten u blizini stanične jezgre, a u životinjskim stanicama često je u blizini centrosoma, ili staničnog središta. Kao najjednostavniji model smatra se Golgijev aparat koji se sastoji od tri funkcionalno različita područja: cis Golgijeve mreže ( prihvat transportnih vezikula iz ER i razvrstavanje njihovog sadržaja), Golgijevog snopa (koji može biti podijeljen u odvojene pododjeljke, cisterne, pa tako ima cis, središnju i trans cisternu, a služi za većinu metaboličkih aktivnosti kao što su modifikacija proteina, metabolizam lipida i polisaharida, razvrstavanje proteina i izvoz u GA) i trans Golgijeve mreže. Transportne vezikule prenose proteine između zasebnih pododjeljaka Golgijevog aparata (od cis do trans) kako napreduje obrada i razvrstavanje proteina. Posebna značajka Golgijevog aparata je izrazita polarnost kako strukture tako i funkcije. Proteini iz ER uvijek ulaze u Golgijev aparat na njegovoj cis strani (ulazno lice), obično usmjerenoj prema jezgri. Oni se zatim prenose kroz Golgijev aparat i izlaze na njegovoj trans strani, usmjerenoj prema staničnoj membrani. Svaki Golgijev aparat sastoji se obično od četiri do šest cisterni. Golgijeve vezikule transportiraju proteine i lipide do i od Golgijevog aparata i između Golgijevih cisterni. Različita obrada i razvrstavanje proteina događaju se na određenim mjestima unutar različitih područja Golgijevog aparata, tako da se smatra da se Golgijev aparat sastoji od brojnih zasebnih pododjeljaka.

Front 7

Koji dio Golgijevog aparata je najaktivniji?

Back 7

Golgijev snop – cisterne, jer se tu odvija većina metaboličkih procesa GA.

Front 8

U stanicama kojih organa očekujemo povećani broj Golgijevog aparata?

Back 8

Broj Golgijevih apatata po stanici jako varira što ovisi o staničnom tipu: neke životinjske stanice sadrže jedan veliki snop, dok izvjesne biljne stanice sadrže na stotine malih snopova. Najviše ćemo ih pronaći u stanicama koje su specijalizirane za sekreciju primjerice st epitelne stanice tankog crijeva koje luče velike količine mukoze u crijevo. U takvim stanicama nađene su velike vezikule na trans strani golgi aparata.

Front 9

Opišite konstitutivni sekretorni put.

Back 9

U odsutnosti specifičnih signala, mnogi topljivi proteini kontinuirano se izlučuju iz stanice konstitutivnim sekretornim putem koji djeluje u svim stanicama, a posredovan je transportnim vezikulama koje napuštaju trans Golgijevu mrežu u stalnoj struji. Membranski proteini i lipidi koji se prenose transportnim vezikulama osiguravaju nove komponente za staničnu membranu, dok se topljivi proteini unutar vezikule izlučuju u izvanstanični prostor. Ti se proteini kontinuirano, prenose od ER, preko Golgijevog aparata do stanične površine.

Front 10

Opišite regulirani sekretorni put.

Back 10

Specijalizirane sekretorne stanice posjeduju i poseban drugi sekretorni put -> regulirani sekretorni put u kojem se topljivi proteini i druge tvari koncentriraju i pohranjuju u sekretornim vezikulama, a zatim prema potrebi oslobađaju izvan stanice kad izvanstanični signal potakne njihovu sekreciju.

Front 11

Što se izlučuje iz stanice reguliranim sekretornim putem?

Back 11

Prisutan je u stanicama koje su specijalizirane za kontrolirano lučenje produkata kao što su hormoni, neurotransmiteri ili probavni enzimi. Specifični proteini se izlučuju tek kao odgovor na podražaje iz okoliša.

Front 12

Što su to sinaptičke vezikule?

Back 12

Vezikule u živčanim stanicama, u njima se pohranjuju neurotransmiteri i otpuštaju na podražaj, tj. reguliranim sekretornim putem.

Front 13

Što je endocitoza?

Back 13

To je prijenos tvari preuzetih sa stanične površine (membrane) preko endosoma do lizosoma, ulazak tvari u stanicu. U endocitoznom putu molekule se počinju probavljati u vezikulama nastalih iz stanične membrane, dopremaju se do ranih endosoma, pa onda od kasnih endosoma do lizosoma gdje se razgrađuju.

Front 14

Nabrojite vrste endocitoze.

Back 14

Tri načina endocitoze u životinjskim stanicama:

pinocitoza ili "stanično ispijanje" je uzimanje tekućine i/ili malih topljivih molekula pomoću malih vezikula ( < 150nm )

receptorom posredovana endocitoza: makromolekule se vežu za komplementarne receptore na staničnoj površini (to su transmembranski proteini), koji su nakupljeni u presvučenim udubinama, i ulaze u stanicu kao kompleks makromolekula -receptor u klatrinom presvučenim vezikulama.

Fagocitoza ili “stanično hranjenje”, je uzimanje velikih čestica, kao što su mikroorganizmi (bakterije) ili stanični debri, pomoću velikih mjehurića nazvanih fagosomi (oko 250nm).

Front 15

Što je fagocitoza, koje stanice u ljudskom organizmu imaju tu ulogu?

Back 15

Fagocitoza je poseban oblik endocitoze kojim se uzimaju velike čestice kao što su mikroorganizmi, stanični debri ili čak intaktne stanice.

1. Nakon vezanja za receptor fagocita, pseudopodije (aktinska vlakna) zaokruže „česticu” te nastaje velika endocitozna vezikula fagosom

2. fagosom se stapa s lizosomom u fagolizosom te dolazi do razgradnje. Za fagocitozu u životinjskim stanicama odgovorne su specijalizirane stanice, fagociti. Kod sisavaca postoje dvije vrste stanica krvi (rasprostranjeni su i u tkivu i u krvi) koje djeluju kao "profesionalni" fagociti. Makrofagi (ili monociti) i neutrofili (ili neutrofilni granulociti), pomažu organizmu u obrani od bakterija, tako što ju progutaju i razgrade. Fagocitoza osigurava organizmu obranu od invazije mikroorganizama i eliminaciju starih ili oštećenih stanica iz tijela.

Front 16

Opišite transport kolesterola u stanicu.

Back 16

Kolesterol – prekursor za biosintezu žučnih kiselina, spolnih hormona, vitamina D. Dio kolesterola stanica sam sintetizira (u ER), dio se unosi hranom. Kolesterol se cirkulacijom prenosi u obliku lipoproteinskih čestica LDL (lipoproteini male gustoće). LDL se veže na LDL receptore (u klatrinom obloženoj jažici) te se formira klatrinom obložena vezikula. Nakon stapanja s ranim endosomom receptor se reciklira (vraća do stanične membrane), a u lizosomu dolazi do oslobađanja kolesterola. HIPERKOLESTEROLEMIJA – zbog nasljedne mutacije na receptoru za LDL, LDL ne ulazi u stanicu te stoga raste koncentracija LDL u krvi.

+ Selektivni transport pomoću klatrinom obavijenih vezikula

U endocitozi i egzocitozi sudjeluju vezikule obložene proteinima; osiguravaju ispravnost prijenosa (da se vezikula spoji s membranom organela kojem je namjenjena). Klatrin je protein koji oblaže vezikule – kontrolira ispravnost prijenosa vezikula. Podjedinice klatrina, Mr 18 000; jedna podjedinica od 3 proteinska lanca koji se udružuju kako bi uvukli membranu. Stvaranje vezikule započinje u specijaliziranim regijama membrane - klatrinom obavijene udubine. U kratkom vremenu (unutar minute) one se uvlače u stanicu i otkidaju formirajući klatrinom obavijene vezikule. Vezikule obložene klatrinom:

1. pupaju iz ER i zatim se stapaju s Golgijevim aparatom, 50 nm

2. prenose membranske proteine od trans Golgijevog mreže do lizosoma, stanične membrane, te ostalih odredišta u stanici.

3. donose proteine i lipide od stanične membrane prema unutrašnjim membranama.

Front 17

Što je autofagocitoza?

Back 17

Autofagocitoza je katabolički proces posredovan lizosomima odgovoran za razgradnju i reciklažu oštećenih ili nefunkcionalnih citoplazmatskih komponenti ili organela. Pored ovakve metaboličke uloge, pokazano je da prekomjernom aktivacijom ovog procesa nastupa stanična smrt, odnosno stanica ''pojede'' samu sebe.

Front 18

Opišite lizosome, njihovu građu i funkciju.

Back 18

Lizosomi su specijalizirani organeli u kojima se odvija kontrolirana unutarstanična razgradnja makromolekula. Sadrže oko 40 različitih hidrolitičkih enzima, kiselih hidrolaza, koje za optimalnu aktivnost trebaju kiseli okoliš, pH 5. H+ crpka (H+ ATPaza) u membrani lizosoma koristi energiju oslobođenu hidrolizom ATPa za crpljenje H+ u lizosom, i pritom održava u lumenu kiseli pH. Lizosomi su heterogena skupina organela, neobično različitog oblika i veličine, ali se histokemijski mogu utvrditi kao članovi jedne porodice organela.

Front 19

Koji tip stanica bi bio najprikladniji za proučavanje lizosoma?

Back 19

Lizosomi se nalaze u svim eukariotskim stanicama, ali ih je najbolje proučavati tamo gdje su najbrojniji, a to je u leukocitima jer su to stanice koje se bore protiv bolesti i nametnika.

Front 20

Objasnite kako se transportiraju razgradni proteini (enzimi namijenjeni lizosomu; kisele hidrolaze) do lizosoma?

Back 20

Preteče lizosomskih kiselih hidrolaza kovalentno se modificiraju fosforilacijom manoze u manoza-6-fosfata (M6P) u cis Golgijevoj mreži. One se zatim razdvajaju od svih drugih proteina u trans Golgijevoj mreži u posebne transportne vezikule omotane klatrinom koje pupaju iz trans Golgijeve mreže. U tim se vezikulama nalazi specifični receptor koji prepoznaje manozu-6-fosfat i tako na sebe veže modificirane lizosomske hidrolaze. Te se vezikule postepeno stapaju s kasnim endosomima. Kod niskog pH kasnih endosoma hidrolaze disociraju od svojih receptora, koji se zatim ponovo vraćaju do Golgijevog aparata, slobodni za sljedeće krugove transporta. U kasnim endosomima se s manoze na hidrolazama uklanja fosfat, što je dodatno osiguranje da se hidrolaze neće vratiti zajedno s receptorom natrag u Golgijev aparat.

Front 21

Koji organel u biljnoj stanici preuzima ulogu lizosoma?

Back 21

Vakuola.

Front 22

Opišite vakuolu, njenu građu i ulogu.

Back 22

Vakuola je velika vrečica okružena membranom u citoplazmi eukariotskih stanica. U biljnim stanicama vakuole služe za odlaganje hranidbenih ili otpadnih tvari, za razgradnju makromolekula i za održavanje turgorskoga tlaka. Velika središnja vakuola djelu je kao lizosom, pohranjuje hranjive tvari, obavlja probavu makromolekula i spremanje kako otpadnih produkata tako i hranjivih tvari. U biljnim stanicama može činiti do 90% volumena stanice. Vakoula može biti više, uvijek se najviše ističe centralna vakuola. Vakuola je organela koji služi za pohranu tvari. Osim vode, šećer i soli, ona sadrži otpadne i otrovne tvari, te ih također izolira od drugih dijelova stanice kako im bi naštetili. Pohranjuje i proteine koji su potrebni za klijanje sjemeki (PSV - protein storage vacuoles ) kao i pigmente koji su zaslužni za boju cvijeća. U vakuoli se nalaze pigmenti koji su hidrolfilni poput antocijana. Ostali se proteini do stanične površine prenose posebnim putem regulirane sekrecije ili se specifično usmjeruju na druga unutarstanična odredišta, kao što su primjerice lizosomi u životinjskim stanicama ili vakuole u kvasca. U kvascima i biljnim stanicama koje ne posjeduju lizosome, proteini se iz Golgijeva aparata prenose do vakuole koje preuzimaju ulogu lizosoma. Za razliku od usmjerivanja prema lizosomima, proteini se u vakuole usmjeruju kratkim peptidnim sljedovima, a ne ugljikohidratnim biljegom. Vakuola također održava osmotsku ravnotežu. Turgor je odgovoran za najveći dio tvrdoče biljnih tkiva, što je sasvim očito ako se motri dehidrirana, uvenula biljka. K tomu, turgor osigurava osnovu za oblik staničnoga rasta koji je jedinstven za biljke. Konačno, biljne se stanice često šire uzimanjem vode bez sinteze novih komponenti citoplazme. Biljni hormoni (auksini) signaliziraju širenje stanica tim mehanizmom što oslabljuju jedno područje stanične stijenke omogućujući turgoru da dovede do širenja stanice u tom smjeru. Dok se to događa, voda koja utječe u stanicu akumulira se unutar velike centralne vakuole pa se stanica širi bez povećavanja volumena svoje citoplazme. Na taj se način stanica može povećati 10 do 100 puta tijekom razvoja. Tek počinjemo shvaćati kako biljne stanice mijenjaju svoje stanične stijenke, ali moguće je da to uključuje transmembranske protein-kinaze nazvane stijenci pridruženim kinazama, za koje se misli da ulaze u interakciju sa specifičnim proteinima ili pektinskim polisaharidima staničnih stijenki. Također transport protona iz citosola do vakuole stablizira pH citoplazme, jer čini unutrašnjost vakuole kiselijim zbog sile pokrenute H+ ionima koje stanica potom koristi kao izvor energije za transport unutar i van vakuole. Kisela unutrašnjost vakuole omogućava razgradnju i katalitičku aktivnost.

Front 23

Što je tonoplast?

Back 23

Membrana koja obavija vakuolu naziva se tonoplast. To je ono što smo na vježbi vidjeli kada smo prerezali staničnu stijenku te je iz stanice izašla vakuola obavijena tonoplastom.