Właściwości błony komórkowej

Transkrypt

1 Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność Glikokaliks glikokaliks cytoplazma jądro błona komórkowa Mikrografia elektronowa powierzchni limfocytu ludzkiego (wybarwienie czerwienią rytenu) kotwiczenie białek transbłonowych ochrona powierzchni komórki zwiększenie śliskości powierzchni rozpoznawanie się komórek; adhezja komórek 1

2 Kora komórki Film - efekty błonowe w erytrocytach Skaningowa mikrografia elektronowa erytrocytów ludzkich Kora komórki Mikrografia elektronowa sieci spektrynowej erytrocytów ludzkich 2

3 szybka dyfuzja: O 2, CO 2, N 2, benzen Dwuwarstwa lipidowa - przepuszczalność Współczynnik przepuszczalności [cm/s] Transport przez błony Cząsteczki < 150Da Błony - selektywnie przepuszczalne 3

4 RóŜnice składu jonowego między wnętrzem komórki ssaka a otoczeniem aniony utrwalone Mg ++ 0,5 1 2 mm H + 7 x x 10 5 ph = 7,2 ph = 7,4 zrównowaŝenie ładunków we wnętrzu komórki równowaga ciśnień osmotycznych między wnętrzem komórki a środowiskiem Transportowane cząsteczki Transport przez błony kanał nośnik gradien t stęŝeń pompa dyfuzja prosta dyfuzja prosta CO 2, O 2, NO,, H 2 O, etanol, mocznik... dyfuzja ułatwiona TRANSPORT BIERNY TRANSPORT AKTYWNY 4

5 Transport bierny V max zaleŝy od liczby cząsteczek przenośnika w błonie K M - stała Michaelisa (powinowactwo cząsteczki przenoszonej do przenośnika) Transport bierny ułatwiony Zgodnie z gradientem: stęŝenia (cząstki nienaładowane) elektrochemicznym (cząstki naładowane) gradient stęŝeń napędem transportu siła wypadkowa: gradientu stęŝenia substancji i napięcia w poprzek błony 5

6 Transport bierny ułatwiony nośnik (przenośnik, permeaza) kanał małe cząsteczki organiczne jony zmiana konformacji białka wysoka selektywność transportu jony woda + rozpuszczone substancje dyfuzja przez hydrofilowy por selektywność transportu wg ładunku i wielkości Transport poprzez przenośniki (carriers) RóŜnorodność - (ponad 100 rodzin) białka integralne politopowe wiąŝą substrat we wnętrzu transbłonowych helis specyficzne wiązanie substratu zmiany konformacji ( miejsce wiązania substratu odsłonięte po przeciwnych stronach błony) gradient stęŝenia substratu kierunek transportu 6

7 Transport poprzez przenośniki (carriers) specyficzne wiązanie substratu zmiany konformacji ( miejsce wiązania substratu odsłonięte po przeciwnych stronach błony) gradient stęŝenia substratu kierunek transportu Transport poprzez przenośniki (carriers) Film 7

8 Uniport np. glukozy W błonie komórek ssaków białka z rodziny GLUT transportują D-glukozę w hepatocytach GLUT1 w błonie erytrocytu - 55kD 12 ( 7+5) fragmentów transbłonowych Symport glukozy i Na + Transport poprzez przenośniki W błonie komórek jelita (kanalików nerkowych) białka z rodziny SGLT transportują glukozę (galaktozę); 8

9 Transport przez błony Transport poprzez przenośniki Transport przez błony Transport poprzez przenośniki 9

10 Białka kanałowe Hydrofilowe pory transportowe duŝe pory wodne - połączenia komunikacyjne (koneksony) Hydrofilowe pory wodne poryny 10

11 akwaporyny 10 9 H 2 O/sek 0,3nm kanały jonowe - wąskie pory - transport jonów (bez cząsteczek wody) 11

12 Kanały jonowe hydrofobowe hydrofilowe jonowo selektywne - anionowe - kationowe szybkość - od stęŝenia jonów - budowy (filtr selekcjonujący ) szybkość maksymalna bramkowane filtr selektywności: dodatnio naładowane fragmenty białka kanału (kanały anionoselektywne) ujemnie naładowane fragmenty białka kanału (kanały kationoselektywne) Kanały jonowe - są jonowo-selektywne Kanał potasowy bakteryjny (Streptomyces lividans). Film 12.5 Przepuszczalność dla jonów: ładunku jonu wielkości jonu Film 12

13 Kanały jonowe - bramkowane otwieranie kanału - wszystko albo nic zmiany stanu kanału przypadkowe (stochastyczne) otwieranie kanału w zaleŝności od czynników zewnętrznych - zwiększenie prawdopodobieństwa otwarcia Kanały jonowe - są bramkowane 13

14 Kanały jonowe - aktywowane napręŝeniem mechanicznym (stresem) narząd Cortiego przebiegający wzdłuŝ ślimaka ucha wewnętrznego Przekrój narządu Cortiego Kanały jonowe aktywowane mechanicznie Filmy Wysoka czułość: Skaningowa mikrografia elektronowa stereocilli komórek słuchowych do otwarcia kanału siła ok. 2x10-13 N ; naciągnięcie filamentów ok. 0.04nm 14

15 Transport aktywny (pierwotny) - pompy Reakcje oksydoredukcyjne Transport przez błony transport wtórny róŝnorodność funkcja: wytwarzanie gradientu jonów w poprzek błony Pompa zasilana światłem NH 2 retinal COOH 26-kD Bakteriorodopsyna z Archaea Halobacterium halobium cytoplazma Film 15

16 Rodzina ATP-az (typu P) pompa sodowo-potasowa 14,5 x 28 x ATP-aza Na -K zbudowana z 3 podjednostek: α (113KD, 10α-helis ), β (35kD), δ (10kD) Transport aktywny Model działania pompy sodowej Film 12.2 cykl ok. 10ms 16

17 pompa sodowo-potasowa Pompa sodowo-potasowa ( gradient jonów): - pomaga w utrzymaniu równowagi osmotycznej i objętości komórki - umoŝliwia wtórny transport wielu substancji - umoŝliwia przenoszenie elektrycznych sygnałów 14,5 x w komórkach pobudliwych Transport przez błony TRANSPORT AKTYWNY TRANSPORT BIERNY Transportowane cząsteczki pompa nośnik kanał selektywność szybkość (jony/s) gradient energia jony/zmiana konformacji bardzo wysoka pośrednia 10-20x 100 < wbrew zgodnie (wbrew) zgodnie tak nie nie 1- kilka ok. 1 wiele 17

18 Transport przez błony KaŜdy typ błony charakterystyczny zestaw białek transportujących Transport w komórkach wyspecjalizowanych współdziałanie przenośników, kanałów i pomp transport glukozy z jelita do krwioobiegu i innych komórek 18

19 Transport przez błony umoŝliwia: wymianę cząsteczek między przedziałami i ich odpowiedni skład utrzymanie równowagi ciśnień osmotycznych sygnalizację w komórkach (nerwowych) wytwarzanie ATP 19