Właściwości błony komórkowej

Transkrypt

1 Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność Transport przez błony Współczynnik przepuszczalności [cm/s]

2 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 RóŜnice składu między wnętrzem komórki a otoczeniem Zjawisko osmozy Zapobieganie pęcznieniu osmotycznemu w komórkach pierwotniaków wodniczki kurczliwe (tętniące) w komórkach roślin ściana komórkowa w komórkach zwierząt - utrzymanie odpowiedniego wewnątrzkomórkowego stęŝenia substancji rozpuszczonych w wodzie (jonów)

3 Transport przez błony Transportowane cząsteczki kanał przenośnik gradient stęŝeń pompa dyfuzja prosta dyfuzja dyfuzja ułatwiona prosta TRANSPORT BIERNY CO 2, O 2, NO,, H 2 O, etanol, mocznik... TRANSPORT AKTYWNY Transport bierny V max zaleŝy od liczby cząsteczek przenośnika w błonie K M - stała Michaelisa (powinowactwo cząsteczki przenoszonej do przenośnika)

4 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 Transport bierny ułatwiony (dyfuzja wspomagana) zmiana konformacji białka małe cząsteczki organiczne jony dyfuzja przez hydrofilowy por jony woda + rozpuszczone substancje większa szybkość transportu (1000x)

5 Transport bierny ułatwiony przenośnik (nośnik) kanał wysoka selektywność transportu selektywność wg ładunku i wielkości małe cząsteczki organiczne jony jony woda + rozpuszczone substancje Transport poprzez nośniki Film 12.3

6 uniport np. glukozy Transport poprzez nośniki W błonie komórek zwierzęcych białka z rodziny GLUT transportują D-glukozę; 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);

7 Antyport np. jonów (wymienniki jonowe) Na + H + wymiennik Na + / H + cytoplazma 2 substraty przenośnik bez związania substratu - brak zmiany konformacji białka gradient Na+ - do transportu innych jonów wbrew gradientowi (Ca 2+ ) w błonie komórkowej komórek mięśnia sercowego (w spoczynku) w błonie komórkowej (regulacja ph wewnątrz komórki) Białka kanałowe - hydrofilowe pory transportowe duŝe pory wodne - połączenia komunikacyjne (koneksony) komunikacja metaboliczna i elektryczna (jonowa)

8 Hydrofilowe pory transportowe poryny kanały o średnicy 2-3nm; woda, cząsteczki < 5kDa Białka kanałowe kanały jonowe -wąskie pory -transport jonów (bez cząsteczek wody) hydrofilowe hydrofobowe szybkość - od stęŝenia jonów - budowy kanału ( filtr selekcjonujący ) szybkość maksymalna

9 Kanały jonowe - są jonowo-selektywne filtr selektywnościi jony oddziaływają z naładowanymi grupami białka kanału Przepuszczalność wg ładunku jonu wielkości jonu w przedsionku kanału: jony z otoczką hydratacyjną Film 12.5 filtr selektywności: dodatnio naładowane fragmenty białka kanału (kanały anionoselektywne) ujemnie naładowane fragmenty białka kanału (kanały kationoselektywne) Kanały jonowe - bramkowane otwieranie kanału - wszystko albo nic zmiany stanu kanału przypadkowe (stochastyczne) otwieranie kanału w zaleŝności od czynników zewnętrznych - zwiększenie prawdopodobieństwa otwarcia

10 Kanały jonowe - są bramkowane Kanały jonowe - bramkowane napięciem reagują na potencjał błonowy

11 Kanały jonowe - bramkowane ligandem Kanały jonowe - aktywowane napręŝeniem mechanicznym (stresem) narząd Cortiego właściwy narząd słuchu znajdujący się w ślimaku w uchu wewnętrznym Film 12.6

12 Kanały jonowe - aktywowane stresem Film 12.7 Wysoka czułość: Skaningowa mikrografia elektronowa stereocilli komórek słuchowych do otwarcia kanału siła ok. 2x10-13 N ; naciągnięcie filamentów ok. 0.04nm Transport aktywny wbrew gradientowi stęŝenia (elektochemicznemu) Transport przez błony

13 pompa sodowo-potasowa 14,5 x 28 x ATP-aza Na -K zbudowana z 3 podjednostek: α (113KD, 10α-helis ), β (35kD), δ (10kD) Film 12.2 Model działania pompy sodowej cykl ok. 10ms Pompa sodowo-potasowa: - pomaga w utrzymaniu równowagi osmotycznej i objętości komórki - umoŝliwia wtórny transport wielu substancji - umoŝliwia przenoszenie elektrycznych sygnałów w komórkach pobudliwych

14 pompa wapniowa (błona siateczki endoplazmatycznej komórek mięśniowych) Pompa zasilana światłem Film 11.5 bakteriorodopsyna błona komórkowa Halobacterium halobium (Archaea)

15 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 Transport przez błony umoŝliwia: wymianę cząsteczek między przedziałami i ich odpowiedni skład utrzymanie równowagi ciśnień osmotycznych sygnalizację np. w komórkach nerwowych wytwarzanie ATP

16 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

17 Sygnalizacja w komórkach nerwowych 100 tys. wejść informacyjnych przyjmowanie sygnału przewodzenie przekazywanie rodzaje sygnałów - róŝne (róŝne neurony) forma sygnału taka sama (zmiana potencjału elektrycznego w poprzek błony komórkowej neuronu) potencjał błonowy w poprzek błony komórkowej Miarą potencjału błonowego jest napięcie istniejące w poprzek błony. Spoczynkowy potencjał błonowy potencjał błony w warunkach ustabilizowanych, gdy przepływ jonów jest zrównowaŝony i nie następuje dalsza akumulacja róŝnic ładunku w poprzek błony Spoczynkowy potencjał błonowy komórek zwierzęcych: od 20mV do 200mV

18 Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przepływ jonów a potencjał czynnościowy Film 12.8 Transport przez błony Sygnalizacja w komórkach nerwowych

19 Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przechodzenie potencjału czynnościowego napięcie Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przekazanie sygnału do komórek docelowych

20 Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przekazanie sygnału do komórek docelowych - synapsy Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przekazanie sygnału do komórek docelowych - synapsy

21 Sygnalizacja w komórkach nerwowych Przekazanie sygnału do komórek docelowych - synapsy Receptory jonotropowe i przekaźniki nerwowe

22 Sygnalizacja w komórkach nerwowych