Transportowane cząsteczki CO O, 2, NO, H O, etanol, mocznik... Zgodnie z gradientem: stężenia elektrochemicznym gradient stężeń

Transkrypt

1 Transportowane cząsteczki Transport przez błony Transport bierny szybkość transportu gradien t stężeń kanał nośnik Transport z udziałem nośnika: dyfuzja prosta dyfuzja prosta CO 2, O 2, NO,, H 2 O, etanol, mocznik... dyfuzja ułatwiona TRANSPORT BIERNY pompa TRANSPORT AKTYWNY V max - zależy od liczby cząsteczek przenośnika w błonie K M - stała Michaelisa (powinowactwo cząsteczki przenoszonej do przenośnika) Transport bierny ułatwiony Transport bierny ułatwiony Zgodnie z gradientem: stężenia (cząstki nienaładowane) elektrochemicznym (cząstki naładowane) nośnik (przenośnik, permeaza) kanał gradient stężeń napędem transportu siła wypadkowa: gradientu stężenia substancji i napięcia w poprzek błony małe cząsteczki organiczne jony zmiana konformacji białka wysoka selektywność transportu jony woda /+ rozpuszczone substancje dyfuzja przez hydrofilowy por selektywność transportu wg ładunku i wielkości 1

2 Transport poprzez przenośniki (carriers) Różnorodność - (ponad 100 rodzin) białka integralne politopowe wiążą substrat we wnętrzu transbłonowych helis specyficzne wiązanie substratu zmiany konformacji ( miejsce wiązania substratu odsłonięte po przeciwnych stronach błony) gradient stężenia substratu kierunek transportu Transport poprzez przenośniki (carriers) Film Uniport np. glukozy (transport bierny, selektywny) W błonie komórkowej komórek ssaków białka z rodziny GLUT transportują D-glukozę w hepatocytach Symport glukozy i Na + Transport poprzez przenośniki GLUT1 w błonie erytrocytu - 55kD 12 ( 7+5) fragmentów transbłonowych 2

3 Transport poprzez przenośniki Białka kanałowe - hydrofilowe pory transportowe duże pory wodne - połączenia komunikacyjne (koneksony) komunikacja metaboliczna i elektryczna (jonowa) Hydrofilowe pory wodne akwaporyny poryny kanały o średnicy 2-3nm; woda, cząsteczki < 5kDa 0,3nm 10 9 H 2 O/sek Gheorghe Benga zidentyfikował w błonie erytrocytów białka uczestniczące w transporcie wody i potwierdził, że transport ten podlega hamowaniu przez związki rtęci Peter Agre i wsp. odkryli w błonie erytrocytów (nabłonka kanalików nerkowych) białko o masie cząsteczkowej około 30 kda kanał dla wody, nazwane CHIP28 (Channelforming Integral Protein); jedno z rodziny akwaporyn (300) Nagroda Nobla za odkrycie kanałów dla wody - w roku

4 kanały jonowe - wąskie pory - transport jonów (bez cząsteczek wody) Kanały jonowe - są jonowo-selektywne Film 12.5 jonowo selektywne - anionowe - kationowe Kanał potasowy bakteryjny (Streptomyces lividans). hydrofobowe hydrofilowe szybkość - od stężenia jonów - budowy (filtr selekcjonujący) szybkość maksymalna bramkowane filtr selektywności: dodatnio naładowane fragmenty białka kanału (kanały anionoselektywne) ujemnie naładowane fragmenty białka kanału (kanały kationoselektywne) Przepuszczalność dla jonów: ładunku jonu wielkości jonu Kanały jonowe - bramkowane Kanały jonowe - są bramkowane otwieranie kanału - wszystko albo nic zmiany stanu kanału przypadkowe (stochastyczne) otwieranie kanału w zależności od czynników zewnętrznych - zwiększenie prawdopodobieństwa otwarcia 4

5 Kanały jonowe - aktywowane naprężeniem mechanicznym (stresem) Kanały jonowe aktywowane mechanicznie narząd Cortiego przebiegający wzdłuż ślimaka ucha wewnętrznego Wysoka czułość: Przekrój narządu Cortiego Skaningowa mikrografia elektronowa stereocilli komórek słuchowych do otwarcia kanału siła ok. 2x10-13 N ; naciągnięcie filamentów ok. 0.04nm Transport aktywny (pierwotny) - pompy Pompa zasilana światłem Reakcje oksydoredukcyjne Transport przez błony NH 2 retinal transport wtórny różnorodność funkcja: wytwarzanie gradientu jonów w poprzek błony 26-kD COOH cytoplazma Bakteriorodopsyna z Halobacterium halobium (Archaea) Halorodopsyna pompa Cl - 5

6 Rodzina ATP-az (typu P) pompa sodowo-potasowa Transport aktywny Model działania pompy sodowej 14,5 x 28 x ATP-aza Na -K zbudowana z 3 podjednostek: α (113KD, 10α-helis ), β (35kD), δ (10kD) cykl ok. 10ms Model działania pompy sodowej Pompa sodowo-potasowa Pompa sodowo-potasowa: - utrzymuje gradient jonów Na + i K + - pomaga w utrzymaniu równowagi osmotycznej i objętości komórki - umożliwia wtórny transport wielu substancji - umożliwia przenoszenie elektrycznych sygnałów w komórkach pobudliwych 6

7 Transport przez błony TRANSPORT AKTYWNY TRANSPORT BIERNY Transportowane cząsteczki pompa nośnik kanał pompa wapniowa (błona siateczki endoplazmatycznej komórek mięśniowych) selektywność szybkość (jony/s) kierunek (gradient) energia jony/zmiana konformacji bardzo wysoka pośrednia 10-20x 100 < wbrew zgodnie (wbrew) zgodnie tak nie nie 1- kilka ok. 1 wiele Transport przez błony Transport w komórkach wyspecjalizowanych współdziałanie przenośników, kanałów i pomp 3 4 Każdy typ błony charakterystyczny zestaw białek transportujących transport glukozy z jelita do krwioobiegu i innych komórek 7

8 Transport w komórkach wyspecjalizowanych współdziałanie przenośników, kanałów i pomp Transport przez błony umożliwia: Antyport Na Ca Pompa Na K Przeciekowe kanały K utrzymanie równowagi ciśnień osmotycznych sygnalizację w komórkach (nerwowych) wytwarzanie ATP w komórkach mięśnia sercowego 8