intracelluláris kommunikáció

egy sejt, amelynek számos különböző DNS -, RNS-és fehérjemolekulája van, meglehetősen különbözik az azonos komponenseket tartalmazó kémcsőtől. Amikor egy sejt feloldódik egy kémcsőben, több ezer különböző típusú molekula véletlenszerűen keveredik össze. Az élő sejtben azonban ezeket az összetevőket bizonyos helyeken tartják, ami tükrözi a sejt növekedéséhez és megosztásához elengedhetetlen magas szintű szervezetet. Ennek a belső szervezetnek a fenntartása folyamatos energiabevitelt igényel, mivel a spontán kémiai reakciók mindig szervezetlenséget okoznak. Így az ATP hidrolízis által felszabaduló energia nagy része olyan folyamatokat indít el, amelyek makromolekulákat szerveznek a sejt belsejében.

amikor egy eukarióta sejtet nagy nagyítás mellett vizsgálnak egy elektronmikroszkópban, nyilvánvalóvá válik, hogy a specifikus membránhoz kötött organellák a belső teret különféle szubompartmentekre osztják. Bár az elektronmikroszkópban nem kimutatható, a biokémiai vizsgálatokból kitűnik, hogy minden organelle különböző makromolekulákat tartalmaz. Ez a biokémiai szegregáció tükrözi az egyes rekeszek funkcionális specializációját. Így a mitokondriumok, amelyek a sejt ATP-jének nagy részét termelik, tartalmazzák a trikarbonsav ciklus végrehajtásához szükséges összes enzimet, valamint az oxidatív foszforilációt. Hasonlóképpen, a nem kívánt makromolekulák intracelluláris emésztéséhez szükséges lebontó enzimek a lizoszómákra korlátozódnak.

ebből a funkcionális szegregációból egyértelmű, hogy a sejtmagban lévő gének által meghatározott sok különböző fehérjét el kell szállítani abba a rekeszbe, ahol azokat használni fogják. Nem meglepő, hogy a sejt kiterjedt membránkötésű rendszert tartalmaz, amely csak ezt az intracelluláris rendet tartja fenn. A rendszer postahivatalként szolgál, garantálva az újonnan szintetizált makromolekulák megfelelő átirányítását a megfelelő rendeltetési helyükre.

az összes fehérjét a citoszolban található riboszómákon szintetizálják. Amint egy fehérje aminosav-szekvenciájának első része a riboszómából származik, megvizsgálják egy rövid “endoplazmatikus retikulum (ER) jelszekvencia jelenlétét.”Az ilyen szekvenciájú fehérjéket előállító riboszómákat az ER membrán felületére szállítják, ahol befejezik szintézisüket; az ezeken a riboszómákon előállított fehérjéket azonnal átviszik az ER membránon keresztül az ER rekesz belsejébe. Az ER jelszekvenciát nem tartalmazó fehérjék a citoszolban maradnak, és szintézisük befejezésekor felszabadulnak a riboszómákból. Ez a kémiai döntési folyamat helyen egy újonnan elkészült fehérje láncok a cytosol mások belül kiterjedt membrán-korlátos rekesz a citoplazmában, ami az első lépés az intracelluláris protein válogatás.

az újonnan előállított fehérjéket mindkét sejtrekeszben tovább sorolják az általuk tartalmazott további jelszekvenciák szerint. A citozolban lévő fehérjék egy része ott marad, míg mások a mitokondriumok vagy (növényi sejtekben) kloroplasztok felületére kerülnek, ahol a membránokon keresztül a szervekbe kerülnek. Ezen fehérjék mindegyikének aljelei pontosan kijelölik, hogy hol tartozik a fehérje az organellában. A kezdetben az ER-be sorolt fehérjék még szélesebb célállomásokkal rendelkeznek. Néhányuk az ER-ben marad, ahol az organelle részeként működnek. A legtöbb a szállítóhólyagokba kerül, és a Golgi-készülékbe jut, külön membrános határolt organellák, amelyek legalább három alkatrészt tartalmaznak. A fehérjék egy része megmarad a Golgi alkompartmentumaiban, ahol azokat az organellára jellemző funkciókra használják. A legtöbb végül írjuk be hólyagok, hogy hagyja el a Golgi más mobil úti cél, mint a sejtmembrán, lysosomes, vagy különleges szekréciós hólyagok. (További információkért lásd alább a belső membránokat.)