Frage zum aktiven und passiven Transport

Willkommen bei BioSE! Wie @Chris erwähnte, behalten transportierte Atome und Moleküle normalerweise keine Aufzeichnungen über ihre Vergangenheit bei. Wenn Sie sich also ein Molekül in der Zelle ansehen, können Sie im Allgemeinen nicht sagen, wie es in die Zelle gelangt ist (eine Ausnahme könnten Proteine ​​​​sein die eine chemische Modifikation aufweisen, die es ihnen ermöglicht, über einen bestimmten Mechanismus importiert zu werden, wie z. B. das Mannose-6-Phosphat-Enzym-Wiederaufnahmesystem ). Um festzustellen, ob ein Molekül typischerweise durch eine bestimmte Methode in eine Zelle gelangt, müssen Sie verschiedene Arten von Experimenten durchführen. Ich werde ein paar aus der Spitze meines Kopfes auflisten. Hinweis für andere SE-Mitwirkende:Da dies nicht mein Fachgebiet ist, bin ich mir nicht sicher, wie machbar einige dieser Experimente sind oder wie sie normalerweise durchgeführt werden. Bearbeiten Sie daher bitte meine Antwort, um genauer zu sein!

• Diffusion Wenn Sie wissen möchten, ob etwas durch eine Membran diffundieren kann , dann wäre es am einfachsten, es in vitro zu versuchen. Eine Möglichkeit, die ich mir vorstellen kann, besteht darin, eine Phospholipid-Doppelschicht zu verwenden, um zwei Kompartimente zu trennen: eines mit Ihrem interessierenden Molekül, eines ohne. Indem Sie die Konzentration Ihres Moleküls messen, das von einem Kompartiment zum anderen übertragen wird, können Sie sehen, ob Ihr Molekül durch eine Lipiddoppelschicht diffundieren kann. Beachten Sie, dass dies Ihnen nur mitteilt, ob eine Diffusion für Ihr Molekül möglich ist. Es kann sein, dass Zellen Möglichkeiten haben, Ihr Molekül aktiv daran zu hindern, durch Ihre Membranen zu diffundieren, was Sie aus diesem Assay nicht wissen könnten.
• Endozytose oder PinozytoseEine Möglichkeit zu beurteilen, ob Ihr Molekül durch Endozytose oder Pinozytose aufgenommen wird, wäre, diese Prozesse in Ihrer Zelle (genetisch oder mit einem hemmenden Medikament) auszuschalten und zu sehen, ob Ihr interessierendes Molekül immer noch in der Zelle landet. Abhängig vom Kontext des Moleküls, an dem Sie interessiert sind, können Sie möglicherweise einfach Zellen mit Ihrem interessierenden Molekül in Lösung bringen und die Konzentration des Moleküls außerhalb der Zellen im Laufe der Zeit messen. Sie könnten vergleichen, wie viel Ihres Moleküls aus der Lösung verloren geht, wenn Zellen nicht endozytieren können, und vergleichen, wann sie dies können; Wenn Ihr Molekül bei der Endozytose der Zellen verbleibt, haben Sie einen Hinweis darauf, dass ein Prozess erforderlich ist. Beachten Sie, dass es für dieses Experiment auch viele andere Kontrollen geben müsste: zB Stellen Sie sicher, dass der von Ihnen beobachtete Effekt speziell durch die Hemmung der Endozytose verursacht wird. Da Endozytose und Pinozytose Vesikel-Zwischenprodukte bilden, die Ihr interessierendes Partikel enthalten, ist eine Überprüfung, ob Endozytose sinnvoll sein könnte, zu sehen, ob Sie Vesikel sehen können, die Ihr interessierendes Molekül in der Zelle enthalten. Dies erfordert natürlich eine Methode, um Ihr interessierendes Molekül sichtbar zu machen (vielleicht ist es fluoreszierend oder kann mit einem fluoreszierenden Marker modifiziert werden? Oder vielleicht gibt es ein fluoreszierendes Protein, das Ihr Molekül bindet und bei der Bindung seine Farbe ändern kann? Diese Dinge alle existieren, sie hängen nur von Ihrem speziellen Molekül und Kontext ab). Eine Überprüfung, ob eine Endozytose sinnvoll sein könnte, besteht darin, zu sehen, ob Sie Vesikel sehen können, die Ihr interessierendes Molekül in der Zelle enthalten. Dies erfordert natürlich eine Methode, um Ihr interessierendes Molekül sichtbar zu machen (vielleicht ist es fluoreszierend oder kann mit einem fluoreszierenden Marker modifiziert werden? Oder vielleicht gibt es ein fluoreszierendes Protein, das Ihr Molekül bindet und bei der Bindung seine Farbe ändern kann? Diese Dinge alle existieren, sie hängen nur von Ihrem speziellen Molekül und Kontext ab). Eine Überprüfung, ob eine Endozytose sinnvoll sein könnte, besteht darin, zu sehen, ob Sie Vesikel sehen können, die Ihr interessierendes Molekül in der Zelle enthalten. Dies erfordert natürlich eine Methode, um Ihr interessierendes Molekül sichtbar zu machen (vielleicht ist es fluoreszierend oder kann mit einem fluoreszierenden Marker modifiziert werden? Oder vielleicht gibt es ein fluoreszierendes Protein, das Ihr Molekül bindet und bei der Bindung seine Farbe ändern kann? Diese Dinge alle existieren, sie hängen nur von Ihrem speziellen Molekül und Kontext ab).

• Transportkanäle: Wie ändert sich in ähnlicher Weise die Aufnahme Ihres Moleküls, wenn Sie einen bestimmten Kanaltyp hemmen oder aus der Zelle entfernen? Sie können dies auf ähnliche Weise wie den Aufzählungspunkt oben messen.

• Aktiver vs. passiver Transport: Wenn Sie sehen möchten, ob die Aufnahme Ihres Moleküls einen aktiven Transport erfordert, können Sie versuchen, die ATP-Synthese mit einem Medikament zu hemmen und sehen, ob der Transport Ihres Moleküls mit der Zeit abnimmt. Beachten Sie, dass dies im Allgemeinen nicht gut für die Zelle ist (wirklich!). Daher müssen Sie möglicherweise auch einige weitere Kontrollen dafür haben, um möglicherweise zu zeigen, dass der Transport eines Moleküls, von dem bekannt ist, dass es sich durch passiven Transport fortbewegt, auf der Zeitskala nicht beeinträchtigt wird du ' zum Beispiel wieder anschauen.

Diese Liste ist keineswegs vollständig, aber ich hoffe, sie gibt Ihnen einen Eindruck von der Art der Experimente und Denkweisen, die Sie verwenden könnten, um dies herauszufinden. Einige allgemeine Gedanken:

Dies ist eher eine Einzelfallentscheidung. Während die Art der Experimente, die Sie möglicherweise durchführen, um den Transportmodus für verschiedene Moleküle zu bestimmen, ähnlich ist, hängen die Kontrollen, die Sie durchführen müssen, um Ihre Schlussfolgerungen zu untermauern, wirklich vom beteiligten System ab, von der Art der Wirkung, die ein Molekül auf Ihre Zellen hat , ob Ihre Zelle dieses Molekül importiert und exportiert, unter welchen Umständen Sie erwarten könnten, dass die Zelle dieses Molekül aufnimmt (Sie haben also eine Möglichkeit, die Zellen dazu zu bringen, dieses Molekül für Ihr Experiment aufzunehmen). Ich kenne keine vollständig generische Methode zur Lösung dieser Art von Frage.

Es ist wichtig, die Fülle Ihres Moleküls messen zu können. Alle oben genannten Experimente beruhen darauf, dass Sie die Konzentration Ihres Moleküls entweder außerhalb der Zelle oder innerhalb der Zelle messen können. Dies ist oft am einfachsten, wenn Sie Ihr Molekül so modifizieren können, dass es in einem Mikroskop oder Spektrophotometer sichtbar ist, aber wie auch immer Sie es tun, Sie benötigen einen guten, zuverlässigen und robusten Assay, um mit diesem Assay aussagekräftige Schlussfolgerungen ziehen zu können.

Kontrollen sind wirklich wichtig. Das Ausdenken all der verschiedenen alternativen Möglichkeiten und der Versuch, Wege zu finden, sie auszuschließen, ist das Herzstück der experimentellen Wissenschaft. Glücklicherweise ist es auch oft lohnend und regt zum Nachdenken an! Ich hatte auf jeden Fall Spaß daran, darüber nachzudenken.

Viel Glück!