Transport över biologiska membran

Question 1

Vad är prenylation? Myristoylation?

Answer 1

Prenylation = addering av HYDROFOBA molekyler till ett protein.

→ Alla perifera G-protein som finns på insidan av cellmembranet är prenylerade för att kunna fästa i membranet.

Myristoylation = Addering av en MÄTTAD FETTSYRASVANS på ett protein.

Question 2

Vad innebär passiv transport?

Answer 2

Transport av ämnen/molekyler etc. genom plasmamembranet som inte kräver ATP.

Question 3

Vad är skillnaden mellan passiv diffusion & faciliterad diffusion?

Answer 3

Passiv diffusion:

• typ av passiv transport där riktning av rörelsen bestäms av koncentrationsgradienten (alltid från högre → lägre)
• ämnen som kan diffundera fritt över membranet på detta sätt är ex. gaser, hydrofoba molekyler samt små, polära molekyler

Faciliterad diffusion:

• typ av passiv transport där riktning av rörelsen bestäms av koncentrationsgradienten, men transporten medieras av proteiner.
• ‘’används’’ av de ämnen som inte kan diffundera genom plasmamembranet → polära & laddade molekyler (joner, aminosyror etc)

Question 4

Vilka proteiner medierar faciliterad diffusion?

Answer 4

1. Kanalprotein → transmembranprotein som bildar porer genom membranet. De molekyler med lämplig storlek/laddning kan diffundera fritt igenom (dvs specificitet finns).
2. Carrier-protein → transmembranprotein som binder specifikt till molekyler som ska transporteras. Genomgår sedan konfirmationsförändringar som gör att molekylen kan passera membranet och frisläppas på insidan.

Question 5

Hur sker glukostransporten över membranet?

Answer 5

Glukostransporten är ett exempel på faciliterad diffusion som medieras av carrier-protein.

1. Har först ett konfirmationstillstånd då glukos inte binder till glukos-transportören → bindning sitet är riktat utåt.
2. Glukos binder in irreversibelt → konfirmationsförändring i glukos-transportören → bindning site är riktat inåt och glukos kan släppas in i cytosolen. Glukos-transportören återgår till sin ursprungliga konfirmation.

Question 6

Vad faciliteras diffusion av vatten utav?

Answer 6

s.k Aquaporiner - kanalprotein där specifikt vatten kan passera genom.

Question 7

Vad innebär en jonkanal? Vilka ‘’former’’ förekommer dessa i?

Answer 7

Typ av kanalprotein som medierar passage av jonen över plasmamembranet. Är mycket selektiva och oftast ej öppna → öppnas av olika signaler.

Ligand-gated jonkanal: jonkanal som öppnas när en ligand binder in → ex. neutrotransmittorn acetylkolin binder till acetylkolin-receptorn.

Voltage-gated jonkanal: jonkanal som öppnas när det sker förändringar i den elektriska spänningen mellan intra- och extracellulär miljö.

Question 8

Vad innebär K(+)-kanalen? Hur ser transporten ut genom denna?

Answer 8

VAD?
En typ av voltage-gated jonkanal där enbart K+ ta sig genom (tack vare ett s.k selektivitetsfilter).

TRANSPORT?
Denna transport går väldigt fort pga finns 4 bindning sites för K+

1. En K+ binder in hårt vid första bindning sitet.
2. Pga alla siter har samma specificitet kan K+-jonerna byta plats inom selektivitetsfiltret → den första K+-jonen kan därmed hoppa upp ett steg så att en ny K+ kan binda in.
3. Repellerande krafter gör att den första K+-jonen hoppar upp till nästa bindning site.
4. Samma repellerande kraft fås när ytterligare en K+ binder in.
5. Tillslut kommer flera K+-joner ha passerat membranet.

Question 9

Vad innebär en vilopotential? Aktionspotential?

Answer 9

Vilopotential = den elektriska spänning som normalt finns mellan intra- och extracellulär miljö hos en cell. Vilopotential i humana celler är ca -70 mV (insidan mer negativ). Pga denna potential-skillnad säger man att membranet är polariserat.

Aktionspotential = elektrisk signal som uppstår när joner (Na+/K+) färdas genom plasmamembranet.

Question 10

Vad innebär aktiv transport?

Answer 10

Transport av ämnen/molekyler genom plasmamembranet som kräver kemisk energi (ATP).

Exempel på en sådan är jon-pumpar dvs transmembranprotein som har till uppgift att upprätthålla jon-gradienter över plasmamembranet. Använder ATP för att pumpa in/ut joner ur membranet.

Question 11

Vad är Na+/K+-pumpen? Hur fungerar denna? //

Answer 11

VAD?
Jon-pump som använder energi från ATP-hydrolys för att transportera Na+ och K+ mot deras respektive elektrokemiska gradienter.

FUNGERAR?

1. 3 Na+-joner binder in med hög affinitet till pumpen på cellmembranets insida.
2. Inbindningen stimulerar ATP-beroende fosforylering av pumpen.
3. Fosforyleringen inducerar en konfirmationsförändring av pumpen som resulterar i att Na+ bindning sites exponeras mot utsidan av cellen och Na+ får sämre bindningsaffinitet. Na+-joner lossnar då från pumpen och hamnar i extracellulära vätskan.

Question 12

Vad sker samtidigt som 3 Na+ strömmar in i cellen?

Answer 12

1. Bindning sites för K+-joner exponeras på cellmembranets utsida → 2 K+-joner binder med hög affinitet till pumpen.
2. Inbindning av K+-joner stimulerar defosforylering av pumpen.
3. Defosforyleringen inducerar en andra konfirmationsförändring → K+ binding sites exponeras mot cellens inre och K+ får sämre bindningsaffinitet → K+ joner lossnar från pumpen och hamnar i cytosolen.

→ I varje cykel transporterar alltså Na+/K+ pumpen 3 Na+-joner och 2 K+-joner över plasmamembranet på bekostnad av 1 ATP-molekyl.

Question 13

Vad innebär en membranpump?

Answer 13

Transmembranprotein som använder energi från ATP-hydrolys för att pumpa ämnen mot en gradient. Kan ha 2 olika konfirmationer (beror på ATP) (1) jon/molekyl- bindande site är öppen mot en sida av membranet (2) öppen mot andra sidan.

Question 14

Vad innebär sekundär aktiv transport?

Answer 14

Typ av aktiv transport men utnyttjar ej energi i form av ATP (till skillnad från primär aktiv transport) → transporten beror istället på en elektrokemisk koncentrationsgradient. Denna gradient uppstår av att jon-pumpar transporterar joner in och ut ur cellen. ⇒ ex. Na+/K+ kanalen.

→ Denna process medieras av co-transporters.

Question 15

Vad innebär antiporter, symporter & uniporter?

Answer 15

ANTIPORTER

• typ av co-transporter
• förenar transport av en molekyl A med sin koncentrationsgradient med transport i motsatt riktning av en annan molekyl B mot sin koncentrationsgradient.

SYMPORTER

• typ av co-transporter
• förenar transport av molekyl A med sin koncentrationsgradient med transport i samma riktning av en annan molekyl B mot sin koncentrationsgradient.
• Fungerar som antiporter, men A/B transporteras i samma riktning.

UNIPORTER

• typ av bärarprotein som kan transportera specifika molekyler i båda riktningar över membranet
• Transporten beror på molekylens koncentration på vardera sidan av membranet.

Question 16

Förklara följande begrepp…

• hyperton
• hypoton
• isoton

Answer 16

1) hyperton → cell omgiven av en lösning krymper via osmos pga koncentrationen av osmotiskt aktiva partiklar som ej kan passera membranet är högre i lösningen än cytosolen.
2) hypoton → cell omgiven av lösning sväller upp via osmos pga koncentrationen av osmotiskt aktiva partiklar som ej kan passera membranet är lägre i lösningen än cytosolen.
3) isoton → cell som är omgiven av en lösning ändrar ej volym pga koncentrationen av osmotiskt aktiva partiklar som ej kan passera membranet är lika stor som i lösningen som cytosolen.

Question 17

Vilka typer av membranpumpar använder sig av ATP-hydrolys?

Answer 17

ABC transportörer

VAD? ex. MDR → uttrycks mycket i cancerceller → blir resistenta mot många kemoterapi-droger (ex. xenobiotika) som är ett stort hinder för att hitta framgångsrika cancerbehandlingar.

P-type ATPase

VAD? ex. SERCA som har viktig funktion vid relaxering av en muskel.

Question 18

Förklara mekanismen för ABC-transportören MDR

Answer 18

1) MDR (MultiDrogResistensProtein) binder varken substrat eller ATP. Substrat-bindande sitet är riktat inåt.
2) Substratet binder in på membranets insida → konfirmationsförändring i de ATP-bindande kassetterna fås som resulterar i ökad affinitet för ATP.
3) 2 ATP binder in till kassetterna → konfirmationsförändring så att de 2 kassetterna interagerar starkt med varandra. De transmembrana domänerna är nu orienterade så att substrat-bindande sitet är riktat utåt.
4) Utåtriktade konfirmationen av transportören har orsakat minskad affinitet för substratet → substratet släpps ut i den extracellulära vätskan.
5) Hydrolys av ATP & frisläppning av ADP → MDR är återställd och kan gå in i ny cykel.

Question 19

Förklara mekanismen för P-type ATPase

Answer 19

1) SERCA har 2 st Ca2+-joner bundna, inget ATP bundet och är ej fosforylerad.
2) ATP binder in som resulterar i konfirmationsförändringar i de icke-transmembrana domänerna. Ca2+-jonerna är nu instängda i enzymet.
3) Fosfatgruppen i ATP flyttas till en aminosyra-rest i P-domänen (Asp 351).
4) ADP lossnar → konfirmationsförändring i hela enzymet → bindning sites för Ca2+ blir ‘’disrupted’’ → Ca2+-joner lossnar och befinner sig på motsatt sida om membranet mot där de band in.
5) Hydrolys av fosfatgrupp.
6) Enzymet går tillbaka till ursprungliga konfirmationen pga mer stabilt.