Transport přes buněčné membrány Flashcards
Transport přes buněčné membrány - buněčná membrána, membránové transportní proteiny
MEMBRÁNA:
- semipermeabilní
- udržuje membránový gradient
- reguluje vstup a výstup látek
- fosfolipidová dvouvrstva
- Hydrofóbní molekuly mohou projít skrz difuzí
- Hydrofilní musí využít membránové transportní proteiny
MEMBRÁNOVÉ TRANSPORTNÍ PROTEINY:
- transmembránové proteiny
- většinou jsou vysoce specifické pro aspoň velmi si podobné látky
- ATPÁZOVÉ PUMPY:
-> Enzymy, využívají hydrolýzu ATP pro transport malých molekul/iontů
-> aktivní transport
-> nejpomalejší
- IONTOVÉ KANÁLY:
-> transport iontů nebo vody po směru gradientu
-> otevřený/uzavřený
-> pasivní transport, nepotřebuje energii
-> největší užití
- TRANSPORTÉRY:
-> transport mění konformaci transportéru
-> 1 substrát, 2 substráty (=kotransportéry)
-> Symportér = 2 substráty ve stejném směru
-> Antiportér = 2 substráty, opačné směry
-> potřeba membránového potenciálu tvořeného ATP
Membránový potenciál
- Chemický gradient - difuze, ionty z místa s větší koncentrací jdou do místa s nižší
- Elektrický gradient - elektrostatické interakce přitahují opačně nabité molekuly
- Kombinace obou = Elektrochemický gradient
SAVČÍ BUŇKY: 🐀🐇🐁 - v buňkách je vysoká koncentrace K+ kvůli membránovým Na+/K+ ATPázám
- K+ je hlavní buněčný kationt, vyrovnává náboje všech aniontů v buňce
- K+ kanály - PM je tak pro ně částečně propustná
- Membránový potenciál - náboj od nespárovaných aniontů na membráně, polarizace membrány, uvnitř buněk je vždy k vnějšku negativní (obráceně by to byla depolarizace)
- pro udržení potenciálu jsou nutné Na+/K+ ATPázy (udržují gradient)
ROSTLINY A HOUBY: 🌱🍄 - hlavní roli v membránovém potenciálu hrají protony
- na PM jsou ATPázy, které pumpují H+ ven z buňky
ATPázové pumpy - typy
1.ATPázy typu P
2.Na+/K+ ATPázy
3.Ca2+ ATPázy
4.H+ ATPázy
5.ATPázy typu F a V
6.ABC transportéry
ATPázy typu P
- 1 či více vazebných míst pro ATP
- připojení fosfátu (P) na asparátový zbytek proteinu
- hlavní pro vytváření membránového potenciálu
- jedni z hlavních konzumentů ATP v buňce
- např. acidifikace lumen žaludku
ATPázy Ca2+ iontů
- Ca2+ slouží jako druzí poslové
- krátkodobé zvýšení koncentrace -> krátkodobé buněčné změny
a) Ca2+ ATpáza PM: - katalytická a regulační podjednotka
- regulační jednotka = Kalmodulin
b) Ca2+ ATPáza myocytů: - transport Ca2+ z cytosolu do sarkoplazmatického retikula
- důležité pro svalovou kontrakci
. 2 konformace - E1, E2
-> E1 - otevřená vazebná místa do cytosolu, vysoká afinita pro Ca2+
-> vazba ATP a fosforylace proteinu na Asp zbytek -> změna na E2 -> vazebná místa pro Ca2+ se přesunou na druhou stranu -> Ca2+ se odpojí -> defosforylace Asp a návrat do E1 konformace
Na+/K+ ATPáza
- mechanismus podobný jako u Ca2+ ATPázy
- za 1 ATP transport 3 Na+ z buňky a 2 K+ do buňky
- není to antiport ale
- přechod do E2 a E1 stavu
ATPáza typu V
- transport H+ do Lysozomů, Endosomů, Vakuol + jejich acidifikace
- při transportu nedochází k fosforylaci proteinu
- tvorba protonového gradientu za spotřeby ATP
- Acidifikace vakuoly/lysosomu: H+ spolu s anionty dovnitř nebo H+ dovnitř a kationty ven
ABC transportéry
- 2 transportní a 2 ATP domény
- transport iontů a malých molekul
- 2 skupiny
1. BAKTERIÁLNÍ PERMEÁZY PM: - g- bakterie mají vnější a plazmatickou membránu
- vnější membrána je propustná pro všechny malé molekuly (má poriny)
- His je v prostoru mezi membránami vychytáván specifickým proteinem -> přenos His k histidinové permeáze = ATPáza ABC
2. MDR TRANSPORTNÍ PROTEINY: - MDR = ‘‘multidrug resistance’’
- u eukaryot
- Model pumpy
- Flipázový model: substrát se váže na vazebné místo MDR proteinu -> převrátí se (flip) + hydrolýza ATP
Transportéry - Uniportéry
- usnadněná difuze, molekuly se nezdrží v hydrofóbní vrstvě membrány
- uniporter je specifický pro dané molekuly/skupiny molekul
- MICHAELISOVA KONSTANTA = Koncentrace substrátu, kdy je dosažená rychlost poloviny maximální rychlosti
- transport vždy PO směru koncentračního gradientu
- uvolnění glukózy zbuněk: GLUT1 transportuje glukózu do savčích buněk -> 2 vazebné stavy a 1 vazebné místo pro glukózu (to vně nebo dovnitř) -> transportér se pořád mění vazebné stavy (vně/dovnitř)
Transportéry - Kotransportéry
- Využívají gradient jedné látky pro transport druhé látky proti koncentračnímu gradientu
- Symportéry, Antiportéry
- Na+ ionty nebo H+ u rostlin a hub
- Gradient tvořen ATPázami
- např. Na+ glukózový symporter - s glukózou transportuje 2 Na+
- Např. Na+ spojený antiporter pro export Ca2+ - spolupráce s Ca2+ ATPázou, na myocytech, udržení nízké koncentrace Ca2+ v buňce, 3 Na+ dovnitř + 1 Ca2+ ven
Iontové kanály - K+ kanál
- otevřený i v klidovém stavu
- homotetramer
- Vnitřní vestibul, Selekční filtr, vnější vestibul
- Selekční filtr - opravdu projdou jen K+
- Selekce iontů - velikost a náboj
- dovnitř jen ionty bez vodného obalu -> peptidická kostra mimikuje vodný obal pro iont, aby mohl projít
- energeticky nevýhodný
Iontové kanály - Napětím otevíraný Na+ kanál
- membrány neuronů
- přenos vzruchu pomocí depolarizace membrány (- je uvnitř buňky, + venku) -> změna struktury kanálu
- Kladně nabité helixy - měří náboj membrány, přeskupují se na negativním nábojem na povrch membrány -> otevření kanálu -> vstup Na+ do buňky
- Inaktivační segment - kanál samovolně uzavře a nechá ho uzavřený, dokud nedojde k další repolarizaci, je to špunt
- Selektivita založená na velikosti
Iontové kanály - Aquaporiny
- vodné kanály pro vodu
- permeabilní, ale ne úplně
- 2 skupiny:
- AQUAPORINY - selektivní transport vody
- AQUAGLYCEROLPORINY - transportují vodu + glycerol, močovina
- homotetramer, každá podjednotka může transportovat (má kanál)
- Všude (prokaryota i eukaryota)
Iontové kanály - Poriny
- transportéry u bakterií, chloroplastů a mitochondrií
- beta-barel
- některé jsou velmi selektivní, některé jsou obecné (řeší jen velikost)
- POZOR, nejsou podobné aquaporinům nebo nukleoporinům
Iontové kanály - Kooperace transportních systémů
- hodně kotransportérů využívají gradient H+ pro svůj transport substrátu do buňky
TRANSPORT GLUKÓZY PŘE STŘEVNÍ EPITEL: - buňky střevního epitelu jsou polarizované (apikální a basolaterální strana) + jsou odděleny Tight junction
- Apikální strana - 2 Na+/glu symportér -> kotransport proti koncentračnímu spádu -> glukóza dál do krve přes GLUT2
- v krví funguje Na+/K+ ATPáza proti hromadění sodíku s glukózou (3 Na+ ven, 2 K+ dovnitř, 1 ATP)
