Transzportfolyamatok. Vezikuláris transzport, endo-, exocitózis

Az előadások a következő témára: "Transzportfolyamatok. Vezikuláris transzport, endo-, exocitózis"— Előadás másolata:

1 Transzportfolyamatok. Vezikuláris transzport, endo-, exocitózis
Dr. Katz Sándor Semmelweis Egyetem Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézet

2 TRANSZPORTFOLYAMATOK
Egyszerű diffúzióval: zsíroldékony, kis, töltéssel nem rendelkező molekulák a koncentrációgrádiens által irányítva Membrántranszport fehérjék segítségével: vízoldékony, kis molekulák 1. szállítófehérjék 2. csatornafehérjék

3 1. SZÁLLÍTÓFEHÉRJÉK Nagyfokú szelektivitás
Gyakran csak egy típusú molekulát transzportálnak A specifikus molekulához való kötődés után konformáció-változáson mennek át

4 Energiaigényes folyamat- AKTÍV TRANSZPORT
Na+/K+ ATPáz Energiaigényes folyamat- AKTÍV TRANSZPORT Az koncentrációgrádienssel szemben megy végbe. Az energia általában ATP hidrolízisével keletkezik. Aktív transzport: energiaigényes, koncentráció ellenében megy! ATP energia kell! NaKATPáz: a sejtek legtöbb ATP-jét égeti el. Na ki, K be. Kb 10x különbség a membrán 2 oldalán. A kialakuló gradiens több transzport lehetőségét is adja: Na együtt be glukóz (szimport) Így megy végbe sok transzportfolyamat a vese csatornácskáiban (klorid, bikarbonát) és a pH beállításakor is (NaH antiporterek) Polarizált sejtek!!! Apikális membrán, bazális membrán különböző fehérjék: lipid és egyéb feh. Szortingja!!! Polaritás. Glukóztranszporter Nincs szükség energiára- PASSZÍV TRANSZPORT Az koncentrációgrádienssel megegyező irányba megy végbe.

5 2. CSATORNAFEHÉRJÉK A membránon keresztül vezető hidrofil csatornákat
képeznek Ionszelektívek A sejt szükségletei által szabályozottak A transzportot különböző faktorok szabályozhatják: membránpotenciál (idegsejt)- feszültségfüggő ioncsatorna neurotranszmitterek (izomsejt)- ligandfüggő ioncsatorna mechanikai stressz (belső fül)- feszülésaktivált csatorna

6

7

8 Cisztás fibrózis CFTR-fehérjét (Cl¯- csatorna) kódoló gén mutációja
Nyák felhalmozódása a légutakban és az emésztőtraktusban

9

10 VEZIKULÁRIS TRANSZPORT
A plazmamembrán jól meghatározható helyeken alaki változáson megy át- vezikulák képződnek (vezikuláris bimbózás) Lehetővé teszi a molekulák számára a sejtbe való bejutást, ill. kijutást vagy sejten belüli mozgást Membránintegritás megmarad

11 ENDOCITÓZIS Vezikuláris transzport
Folyadék és makromolekulák bejutása a sejtbe Bizonyos molekulák felvételéhez egy speciális fehérje (clathrin) szükséges a vezikula képződéséhez Formái: pinocitózis, fagocitózis, receptormediált endocitózis

12 PINOCITÓZIS Sejtivás Folyadék és kis fehérjemolekulák felvétele
Minden sejtben megfigyelhető Vezikulák lefűződésében bizonyos mechanoenzimek (pl.:dinamin-GTPáz) fontos szerepet játszanak

13

14 FAGOCITÓZIS I. Sejtevés
Nagyméretű részecskék (sejttörmelék, baktériumok, idegen anyagok) bekebelezése Pseudopodiumokkal (álláb) történik A képződött nagyméretű vezikulákat fagoszómának nevezzük Főleg a mononukleáris fagocita rendszer (MPS) sejtjei végzik

15 FAGOCITÓZIS II. Általában receptormediált folyamat: az MPS sejtjei a mikroorganizmusok vagy sejtek felszínén lévő Fc- fragmentumokat ismerik fel De ezek nélkül is képesek bekebelezni nem biológiai anyagokat (szén, inorganikus és organikus törmelék, azbeszt) Aktin-citoszkeleton nagyfokú átrendeződése Clathrinfüggetlen és aktinfüggő

16 FAGOCITÓZIS baktérium fagoszóma falósejt (makrofág)
Makrofág fagocitál ellenanyag-borította vörösvértesteket. E.S. Gold et al., J Exp. Med. 190:1849–1856, © The Rockefeller University Press.)

17 Egér makrofág vörösvértesteket kebelez be, SEM kép
nyíl: pseudopodium (álláb) Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

18 RECEPTORMEDIÁLT ENDOCITÓZIS
Clathrinfüggő endocitózis Caveolinfüggő endocitózis Clathrin- és caveolin-független endocitózis

19 A clathrin-burkos vezikula keletkezése és lefűződése
A burkos vezikula clathrin-burka összeszerelődik (3 molekula, triskelion). Mindeközben a receptorok gyűlnek a clathrinburokba. A burok kialakulásában az adaptin fehérjének fontos szerep jut. A burok kész a receptor által megkötött ligandok (a rakomány) felvételére. A vezikula bedomborodik a citoplazmába („budding” / bimbózás). A lefűződésben a dinamin fehérjének fontos szerep jut. A burkos vezikula lefűződik, rövidesen elveszíti burkát. A receptorok visszakerülnek a plazmamembránra.

20

21 A receptor mediált endocitózis – az LDL felvétel

22 Familiáris hypercholesterinaemia

23 Egy másik burkos vezikula: a caveolák morfológiája
Dr L. Kiss Anna felvétele

24 A caveolák szerkezete és létrejötte
A caveola burkának alkotói: Lipidek: glikolipidek, szfingolipid, koleszterin Fehérjék: a caveolin fehérjecsalád (21-24 kDa) Jellegzetesség: scaffolding domain; a jelátvitelben, sejtosztódásban szerepet játszó molekulák megkötése caveolin oligomerek épülnek be a lipid raftba

25 Transzcitózis Gyors anyagtranszportot tesz lehetővé.
Endothelsejtekben jól megfigyelhető. A caveolák általi mediált anyagtranszport egy formája. A caveolák nem fűződnek le, csak átmenetileg csatornát alkotnak a sejten át. Caveolae: anchored, multifunctional platforms of the lipid ocean Bo van Deurs, 2003 TRENDS in Cell Biology, 13,

26 LIZOSZÓMA I. Emésztőenzimeket tartalmaznak.
Savas pH szükséges az enzimműködéshez. Összeolvadnak olyan sejtalkotókkal, melyek tartalma savas (pl.: késői endoszómák) A lizoszómák az endocitotikus útvonal végállomásai: emésztőenzimeik megemésztik a fagocitált, lebontásra szánt anyagokat. Ez lehet endoszóma, fagoszóma illetve autofagoszóma (a sejt a saját anyagait bontja) Savas foszfatáz kimutatás (Courtesy of Daniel S. Friend.)

27 LIZOSZÓMA II.

28 LIZOSZÓMÁLIS TÁROLÁSI BETEGSÉGEK
Genetikai háttér Diszfunkcionális lizoszómák A lizoszómális enzimek által lebontandó anyagok felhalmozódnak a sejtben, így annak halálát okozva

29 Tay-Sachs kór Gangliozid felhalmozódása a neuronokban
Mentális és fizikális leépülés 4 éves kor körül halál

30 AUTOFÁGIA        Saját anyagok lebontása, ami a citoplazmatikus alkotóknak, különösen a membránnal határolt organellumoknak a lizoszómákban történő emésztését jelenti.

31 Autofagoszómák

32 EXOCITÓZIS Constitutív (folyamatos) minden sejtre jellemző
(pl.: membránfehérjék transzportja a plazmamembránhoz) Regulált (speciális stimulusra) szabályozott folyamat külső behatásra történik (pl.: hormontermelő sejtek, idegsejtek, hízósejt, emésztőmirigyek) emlőmirigy szekretoros sejtje

33 Glandula submanibularis (Dr Lukáts Ákos felvétele)
serosus mirigyvégkamrák Glandula submanibularis (Dr Lukáts Ákos felvétele) mucinózus mirigyvégkamrák

34 További példa az exocitózisra: a hízósejt, a hisztamin és az allergia
Hízósejt elektronmikroszkópos képe

35

36

37 Köszönöm a figyelmet! Felhasznált irodalom: Röhlich: Szövettan
Ross: Histology WebPath