Определение секреции
Секреция относится к методам, используемым организмами для активного перемещения молекул, произведенных в клетка в пространство за пределами клетки. Эти секретируемые вещества обычно представляют собой функциональные белки, хотя они могут представлять собой разнообразные небелковые продукты, такие как стероиды. Этот процесс в отличие от экскреция, который включает в себя удаление отходов.
Цель секреции
Часто секретируемые вещества действуют как короткие или дальние сигналы в другую клетку или ткань тип. Например, нейроны секретируют нейротрансмиттеры, чтобы послать сообщение соседним нейронам, тогда как гипофиз выделяет несколько типов гормонов, которые путешествуют через кровоток, чтобы действовать по всему телу. Эти типы сигналов на большие расстояния могут иметь различные функции, в том числе на репродуктивные органы, функцию почек и обмен веществ.
В других случаях секретируемые вещества играют решающую функциональную роль в орган или тип ткани. в желудок Например, желудочные железы содержат три разных типа клеток, которые выделяют компоненты желудочной кислоты. Слизистые клетки выделяют смазывающую слизь, теменные клетки выделяют соляная кислота и главные клетки выделяют предшественник фермента, расщепляющего белок, пепсина. Все это работает согласованно, чтобы разрушить пищу в желудке.
Как происходит секреция?
Секреция может происходить многими путями, в зависимости от типа клетки и транспортируемого вещества. В конечном итоге секретный материал должен пересечь клеточная мембрана или в некоторых случаях быть вставленным в клеточную мембрану. Некоторые из основных секреторных путей обсуждаются ниже.
Путь ER-Golgi и Поросомы
В традиционном пути ER-Golgi секреторные продукты сначала производятся в эндоплазматическая сеть (ЭР). Затем они вставляются в транспортные пузырьки, которые представляют собой сферические контейнеры, состоящие из липидный бислой, Затем они отправляются в аппарат Гольджи где их содержимое модифицируется, маркируется для экспорта и упаковывается в специализированные секреторные пузырьки – очень похоже на прикрепление отгрузочной этикетки к упаковке и ее загрузку в грузовой автомобиль. Разделение секреторного пути важно для отделения белков от химической среды в цитозоль, которые могут вызвать химические реакции, которые изменяют структуру и функцию некоторых белков нежелательными способами.
Покинув аппарат Гольджи, секреторные пузырьки транспортируют свой груз по цитоскелет к клеточной мембране, где они взаимодействуют со структурами, известными как поросомы. Эти поросомы представляют собой слитые поры конической формы, встроенные в маленькие ямки в клеточной мембране, с 3-4 поросомами на ямку. После стыковки пузырьков они набухают, и результирующее повышение давления помогает вытеснить их содержимое в пространство за пределами клетки. Диаметр поросомы увеличивается, чтобы позволить материалу в пузырьках выйти. Несколько различных белков образуют слитое кольцо вокруг узкой части поросомы и участвуют в слиянии везикул мембрана к клеточной мембране, чтобы облегчить высвобождение содержимого пузырьков. Некоторые из этих белков находятся в мембране везикулы и взаимодействуют с белками, которые составляют слитое кольцо вокруг основания поросомы. Процесс использования везикул для перемещения материала изнутри наружу клеточной мембраны известен как экзоцитоз. В некоторых типах клеток используется специализированная форма экзоцитоза. Нейроны содержат специфические слитые белки, которые позволяют быстрое и синхронное высвобождение нейротрансмиттера для передачи сигнала от одного нейрона к другому.
Мембранные транспортеры
В некоторых случаях белки в цитозоле перемещаются через клеточную мембрану через белки транспортера вместо экзоцитоза. Когда это происходит, они не упаковываются в везикулы, а вместо этого должны транспортироваться индивидуально белками в клеточной мембране.
Лизосомы
Хотя лизосомы являются органеллами, которые обычно считаются важными для деградации, они также играют роль в секреции. В определенных специализированных типах клеток часто используется лизосомальный секреторный путь, в том числе в пигментных клетках и кровь стволовые клетки. Подобно секреторным везикулам, лизосомы могут сливаться с клеточной мембраной, высвобождая их содержимое, хотя для процесса слияния используется другой набор белков.
Секреция в прокариотах
Прокариоты, такие как бактерии не имеют мембраносвязанных органелл, таких как ER и аппарат Гольджи, но секреция может происходить многими другими путями. Например, грамотрицательные бактерии используют шесть различных методов, обозначенных как Типы I-VI, каждый из которых использует уникальные молекулярные структуры для перемещения продуктов через клеточную мембрану. Многое из того, что бактерии активно выделяют, вредно для других клеток, и текущие исследования этих секреторных систем полезны для разработки антибиотиков.
викторина
1. Что использует секрецию?A. НейроныB. бактерииC. гландыD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
D верно. Множество различных типов клеток и желез выделяют самые разные вещества.
2. Какой регион эукариотическая клетка НЕ является частью пути секреции ER-Golgi?A. Эндоплазматический ретикулумB. Аппарат ГольджиC. ЦитозольD. Пузырьки
Ответ на вопрос № 2
С верно. Компартментализация пути ER-Golgi частично служит для защиты секреторных продуктов от цитозоля.
3. Что из следующего верно в отношении поросом?A. Они производят белки и упаковывают их в пузырьки.B. Они взаимодействуют с везикулами, высвобождая белки из клетки.C. Они существуют в стенках пузырьков.D. Ни один из вышеперечисленных.
Ответ на вопрос № 3
В верно. Поросомы – это структуры, встроенные в клеточную мембрану, которые способствуют слиянию секреторных везикул и рассеиванию их содержимого вне клетки.
Ссылки
- Рис, Дж. Б., Урри, Л.А., Каин, М.Л., Вассерман, С.А., Минорский, П.В. и Джексон, Р.Б. (2014). Кэмпбелл Биология (10-е изд.). Бостон, Массачусетс: Pearson Education, Inc.