VL 12: Membrantransport Flashcards
• Membranstruktur • Aktiver Transport • Genomik von Membranproteinen • Typen von Membranproteinen o Monotopische Membranproteine o Beta-Barrle o Helikale Bündel • Insertion von Helikalen Bündeln in die Membran • Vesikulärer Transport
1
Q
Fluid Mosaik Modell
A
- Dynamisch
- Bilayer aus Phospholipiden
- Freibeweglich
- Globuläre Proteine inserieren in die Membran; frei diffussibel
2
Q
BEstandteile der Membran
A
- Phospholipide
- Hydrophober Schwanz Fettsäuren
-
Hydrophile Kopfgruppe
- Glycerolrest verestert mit Fettsäuren
- Cholin
- Usw.
- Integrale Proteine
- An Außenseite häufig mit Glykosylreste versehen
- Kontakt zu z.B. Kollagen
- Identität
- Membran mit Cytoskelett verbinden (Akti, Mikrotubuli
- Zellform gewährleeistet
- Sehr viele (innere Mitochondrienmembran hat meisten integralen proteine, ETK)
- An Außenseite häufig mit Glykosylreste versehen
3
Q
Flüssigkeit der Membran
A
- Abhängig der Temperatur
- Diffusionsgeschwindigkeit
4
Q
Integrale Membranproteine
A
- Transporter
- Enzyme
- Oberfrlächenrezeptoren
- Iidentiitätsmarker
- Zell-Zell-Adhäsionsprooteine
- Anheftung ans Zytoskelett
5
Q
Aktiver Transport
A
- ATP-abhängig
- Kein …-Gradient nötig
- Geht sogar gegen Gradienten
- Erlaubt ddie asymmetrische Akkumulation von Substanzen über membranen
- Pumpen
- Ionenpumpen: Na+, K+, Ca++, Cl-
- Austauschpumpen: Na+-K+-Pumpe
6
Q
Natrium-Kalium-Pumpe Funktionsweise
A
- Bindung von cytoplasmatischem Na+ stimuliert die Phosphorylierung
- Phosphorylierung führt zur Konformationsänderung
- Konformationsänderung dissoziiert Na+ nach aussen –> extrazelluläres K+ wird gebunden
- K-Bindung führt zur Dephosphorylierung
- Rückfaltung der Pumpe in alte Konformation
- K+ wird gelöst und Na+ kann erneut gebunden werden
7
Q
Funktionen von Natrium-/Kalium-Pumpen
A
- Regulation des Zellvolumens
- Anschwellen der Zelle stimuliert die Na+/K+ Pumpe: Ionenkonzentration erniedrigt, Osmolarität erniedrigt
- Wärmeproduktion (Thyroidhormon: erhöht anzahl der Pumpen, Nebenprodukt Wärme; Energie aus Fetten
- Erhält Membranpotential
- Innen negativ; außen posititv
- Erlaubt Symport in diee Zelle zusammen mit Na+
- So wird Glucose in der Niere aus dem urin in den Körper zurückgeholt
8
Q
Sekundärer aktiver Transport
A
- Kotransport von Na+ und Glucose
- ATP-abhängiger Export von Na+
- Na+ Gradient treibt Import von Glucose an
9
Q
Genomik von Transportproteinen
Anzahl von Membranproteinen an allen ORFs
A
¼ von allen bekannten ORFs in Genomen für Membranproteine
10
Q
Funktionen von Transmembranproteinen in Hefe
A
- Transport (32%)
- Vesikeltransport
- Metabolismus (Lipide werden an der Membran synthetisiert
- Organellorganisation
- Protein Modifikationen
- Etc.
11
Q
Anzahl Transmembrandomäne verrät viel über Art des Proteins
A
- 7 Transmembrandomäne häufig Rezeptoren
- TM -> Helikale mit hydrophoben SK
- Transporter meist mit vielen Transmembrandomänen
12
Q
Typen von Membranproteinen
A
- Monotopische Membranproteine
- Beta-Barrel
- Helikale Bündel
13
Q
Monotopische Membranproteine (Proteine mit Membrananker, periphere Membranproteine)
A
- Periphere Membranproteine
- Proteine mit Membrananker
- In einem Layer der Membran verankert
- Nonpolarer Membrananker (Fettsäure, Prenylierung, Lipidanker)
- Frei in einer Schicht bewegbar
- Hängen an ein Phospholipid, über Zuckerbrücke
- Eintauchend
14
Q
Bitopische Membranproteine
A
- Membrandurchreichend
- Helikale Bündel
- Alpha-Helices
- Neurorezeptoz bspw.
- Nur Loops gucken aus Membran raus
- Beta-Barrel
- Sehr starr
- Beta-sheets
- Hydrophob nach außen, innen hydrophil
- Raum im Inneren, wo größere Metabolite durchfließen können
- Porine in äußere Membran gramnegativer Bakterien
15
Q
Insertion von Helikalen Bündeln in die Membran
A
- Während der Synthese (wahrscheinlich)
- werden hineinsynthetisiert
- Seitenaussteiger: Modell der Insertion von Membranproteinen
- Bereiche Stopptransfersequenzen (Hydrophobe Eigenschaft)
- Helices: Pore, wo Protein/AS-Kette durchsynthetisiert wird, mit hydrophoben Eigenschaften nach außen
- Pore macht auf, wenn synthetisiertes Protein hydrophob ist → Seitenausstieg, Diffusion in die Membran
→ strittig
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Q
Anordnung der Helices in einer Membran
A
- TMH koennen auf zwei Arten angeordnet sein in der Membran
- N-Terminus im ER-Lumen, C-Terminus in Cytosol (Typ I und III)
- und umgekehrt (Typ II)
- single pass membrane protein
- ist vorgegeben, richtet sich nach Ladungsverteilung der Helix
- Helix ordnet sich so an, dass positive ladung auf seite cytosol und negative seite seite des lumen, was an der ladungsverteilung des Kanals der Pore liegt (Cytosol +, ER-Lumen -)
→ Positive Inside Rule (innen heisst cytosol)
- Topologie von membranproteinen mit nur einer Transmembrandomäne
- C- und N-Terminus können auf unterschiedlicheen Seiten der membran liegen
- Unterschied zwischen außen und innen
- Richtet sich nach Ladungsverteilung einer Helix aus
- Helix ordnet sich innerhalb der Pore an
- Positive Ladung immer auf seite Cytosol und vice versa
- Liegt an Ladungsverteilung der Pore
- Ladung der die Transmembrandomäne umgebenden Sequenzen und der Hydrophobizität des Membranankers bestimmen die Insertionsrichtung
Innen Cytosol! Lumen Außen
19
Q
Phagocytose – Aufnahme von Bakterien
A
- Makrophagen fressen tote Blutkörperchen
- Innerhalb von 30 min gesamtes Plasmalemma verbraucht
- Makrophagen fressen unspezifisch (Unser Körper auch!)
20
Q
Rezeptor-vermittelte Endocytose
A
- bei Kontakt mit Ziel-Substanz findet Invagination statt
- Vesikel, welches transportiert wird zum Abbau oder Interaktion mit anderen Substanzen
21
Q
Wichtige Vesikeltransportrouten
A
- Identitätsunterscheidung der Vesikel
- Unterscheidung der Vesikel aufgrund unterschiedliche Ziele und Produktionsstellen
- Information auf Vesikel
- Information auf Zielorganell
- Routing kann gewährleistet werden
- Unterscheidung der Vesikel aufgrund unterschiedliche Ziele und Produktionsstellen
Verschiedene Routen -> Verschiedene Vesikeltypen
23
Q
Identitätunterscheidung der Zielorganelle
A
- Modifikation von Lipidderivate – Phosphoinositide
- Bestimmen Membranspezifität
- Proteine, an bestimmten Bereichen des Golgis/Plasmamembran/etc. assembliert
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Q
Phosphoinositoide
A
- Fettsäure
- Kopfgruppe: Inositol
- Hexose
- OH-Gruppen Phosphoryliert (nicht unbedingt überall)
- 3 mögliche Positionen, gleichzeitig oder einzeln à bestimmen die Spezifität, Identität
- Ort der Phosphorylierung bestimmen die Identität
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Q
Beispiel Lipid-Raft
A
- GTP-bindende Proteine wie Rab5
- Auf Endosom beheimatet
- Fängt Vesikel, die von Plasmamembran kommen, Phagozytose, Verdauung in Endosomen
- Bestimmen Spezifität von Membran
- Rab In zwei Zuständen vorliegend
- Löslich, mit GDP gebunden
- Konformationsänderung GDP-GTP Exchange factor, amphipatische Helix wird frei, klappt aus, nicht in Cytosol happy à will mit Protein interagieren
- Rab5 (GTP gebunden) hilft Aktivierung von Phosphoinositol-Kinasen
- PI(3)P entsteht
- Rekrutiert wiederum mehr Rab5
- Fleck entsteht, wo diese Proteine verstärkt konzentriert sind
- Halten sich gegenseitig fest, Diffusionsrate erniedrigt
- Rekrutiert Rabeffector Proteine
- Interagieren mit Vesikel
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Q
Clathrinvesikelzyklus
A
- Initiale Ausbildung der Clathrin Schicht auf der Membran
- Ankerproteine (Adaptin) in Membran veerbindet mit Clathrin mit Rezeptormolekülen
- Membran wird Eingesogen, Invagination
- Ausbildung des Balles
- Weitere Proteine (Dynamin) hilft Abschnürung
- Schnelle dissassemblierung einzelne Komponente
- Vesikel goes on its way
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Q
Fusion der Vesikel mit Ziellmembran
A
SNARE
- V-snare = vesicle snare
- T-snare = target snare
- Hohe Affinität
- Verdrillen miteinander
- Pressen Wasser aus der Intermembranspalte
- Erkennung und Fusion laufen unabhängig voneinander ab
- Entwindung de r Snares benötigt Energie
- Tetanus/Botox: Toxin zerstört SNAREs (Proteasen)
