Właściwości błony komórkowej płynność asymetria selektywna przepuszczalność Transport przez błony Cząsteczki < 150Da Błony - selektywnie przepuszczalne
RóŜnice składu jonowego między wnętrzem komórki ssaka a otoczeniem aniony utrwalone Mg ++ 0,5 1 2 mm H + 7 x 10-5 4 x 10 5 ph = 7,2 ph = 7,4 zrównowaŝenie ładunków we wnętrzu komórki równowaga ciśnień osmotycznych między wnętrzem komórki a środowiskiem Transport przez błony KaŜdy typ błony charakterystyczny zestaw białek transportujących
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 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 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 Transport poprzez przenośniki (carriers) Film
Transport poprzez przenośniki (carriers) specyficzne wiązanie substratu zmiany konformacji ( miejsce wiązania substratu odsłonięte po przeciwnych stronach błony) gradient stęŝenia substratu kierunek transportu 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
Transport poprzez przenośniki Symport glukozy i Na + W błonie komórek jelita (kanalików nerkowych) białka z rodziny SGLT transportują glukozę (galaktozę); Transport przez błony Transport poprzez przenośniki
Transport przez błony Transport poprzez przenośniki Białka kanałowe Hydrofilowe pory transportowe duŝe pory wodne - połączenia komunikacyjne (koneksony)
Hydrofilowe pory wodne poryny akwaporyny 10 9 H 2 O/sek 0,3nm
kanały jonowe - wąskie pory - transport jonów (bez cząsteczek wody) 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 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 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 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 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 <1000 10 6 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 w komórkach nerwowych wytwarzanie ATP
Transport makrocząsteczek (białek) Transport makrocząsteczek sortowanie białek - sekwencje sygnałowe lata 70-te XX w. - Günter Blobel - hipoteza sygnałowa; 1999r - nagroda Nobla Sekwencja sygnałowa: A - około 7-20 aminokwasów hydrofobowych B - motywy struktury drugo-, trzecio-, czwartorzędowej usuwanie sekwencji sygnałowych - peptydazy sygnałowe
sortowanie białek sekwencja sygnałowa: niezbędna wystarczająca do kierowania białka do odpowiedniego przedziału sekwencje sygnałowe