Transport przez błony
CO2 ,O2, NO,,H2O, etanol, mocznik....
dyfuzja prosta
dyfuzja ułatwiona dyfuzja
prosta
TRANSPORT BIERNY TRANSPORT AKTYWNY
kanał nośnik
pompa gradien
t stężeń Transportowane
cząsteczki
Transport bierny – szybkość transportu
V max - zależy od liczby cząsteczek przenośnika w błonie
KM - stała Michaelisa (powinowactwo cząsteczki przenoszonej do przenośnika) Transport z udziałem nośnika:
Transport bierny ułatwiony
gradient stężeń Zgodnie z gradientem:
stężenia (cząstki nienaładowane)
elektrochemicznym (cząstki naładowane)
napędem transportu siła wypadkowa:
gradientu stężenia substancji i napięcia w poprzek błony
Transport bierny ułatwiony
wysoka selektywność transportu
nośnik (przenośnik, permeaza)
selektywność transportu wg ładunku i wielkości zmiana konformacji białka dyfuzja przez hydrofilowy por małe cząsteczki organiczne
jony
jony
woda /+ rozpuszczone substancje kanał
Transport poprzez przenośniki (carriers)
Różnorodność - (ponad 100 rodzin)
• białka integralne politopowe
• wiążą substrat we wnętrzu transbłonowych helis
• specyficzne wiązanie substratu
• zmiany konformacji ( miejsce wiązania substratu odsłonięte po przeciwnych stronach błony)
• gradient stężenia substratu – kierunek transportu
Transport poprzez przenośniki (carriers)
Film
Uniport np. glukozy (transport bierny, selektywny)
GLUT1 w błonie erytrocytu - 55kD 12 ( 7+5) fragmentów transbłonowych
W błonie komórkowej komórek ssaków białka z rodziny GLUT transportują D-glukozę w hepatocytach
Transport poprzez przenośniki
Symport glukozy i Na
+Transport poprzez przenośniki
Białka kanałowe - hydrofilowe pory transportowe
duże pory wodne - połączenia komunikacyjne (koneksony)
komunikacja metaboliczna i elektryczna (jonowa)
Hydrofilowe pory wodne
poryny
kanały o średnicy 2-3nm;
woda, cząsteczki < 5kDa
akwaporyny
109H2O/sek
0,3nm
1986 - Gheorghe Benga zidentyfikował w błonie erytrocytów białka uczestniczące w transporcie wody i potwierdził, że transport ten podlega hamowaniu przez związki rtęci 1987 -Peter Agre i wsp. odkryli w błonie erytrocytów (nabłonka kanalików nerkowych) białko o masie cząsteczkowej około 30 kDa – kanał dla wody,
nazwane CHIP28 (Channelforming Integral Protein); jedno z rodziny akwaporyn (300) Nagroda Nobla za odkrycie kanałów dla wody - w roku 2003
hydrofilowe hydrofobowe
• jonowo selektywne - anionowe - kationowe
• bramkowane
• szybkość
- od stężenia jonów- budowy (filtr selekcjonujący) – szybkość maksymalna
filtr selektywności:
dodatnio naładowane fragmenty białka kanału (kanały anionoselektywne) ujemnie naładowane fragmenty białka kanału (kanały kationoselektywne)
- wąskie pory - transport jonów
(bez cząsteczek wody)
kanały jonowe Kanały jonowe - są jonowo-selektywne
Przepuszczalność dla jonów:
• ładunku jonu
• wielkości jonu
Film 12.5 Kanał potasowy bakteryjny
(Streptomyces lividans).
Kanały jonowe - bramkowane
otwieranie kanału - „wszystko albo nic”
zmiany stanu kanału – przypadkowe (stochastyczne)
otwieranie kanału – w zależności od czynników zewnętrznych - zwiększenie prawdopodobieństwa otwarcia
Kanały jonowe - są bramkowane
Kanały jonowe - aktywowane naprężeniem mechanicznym (stresem)
narząd Cortiego przebiegający wzdłuż ślimaka ucha wewnętrznego
Przekrój narządu Cortiego
Kanały
jonowe – aktywowane mechanicznie
do otwarcia kanału siła ok. 2x10-13 N ; naciągnięcie filamentów ok. 0.04nm
Wysoka czułość:
Skaningowa mikrografia elektronowa stereocilli komórek słuchowych
Transport przez błony
Transport aktywny (pierwotny) - pompy
Reakcje oksydo- redukcyjne
transport wtórny
• różnorodność
• funkcja: wytwarzanie gradientu jonów w poprzek błony
Pompa zasilana światłem
Bakteriorodopsyna z Halobacterium halobium (Archaea) retinal
26-kD
NH2
COOH
cytoplazma
Halorodopsyna – pompa Cl-
Rodzina ATP-az (typu P)
14,5 x
28 x
ATP-aza Na -K zbudowana z 3 podjednostek:
α (113KD, 10α-helis ), β (35kD), δ (10kD)
pompa sodowo-potasowa
Transport aktywny Model działania pompy sodowej
cykl ok. 10ms
Model działania pompy sodowej
Pompa sodowo-potasowa
Pompa sodowo-potasowa:
- utrzymuje gradient jonów Na+i K+
- pomaga w utrzymaniu równowagi osmotycznej i objętości komórki
- umożliwia wtórny transport wielu substancji - umożliwia przenoszenie elektrycznych sygnałów
w komórkach pobudliwych
pompa wapniowa
(
błona siateczki endoplazmatycznej komórek mięśniowych)Transport przez błony
Transportowane cząsteczki
TRANSPORT BIERNY TRANSPORT AKTYWNY
kanał nośnik
pompa
selektywność szybkość (jony/s) kierunek (gradient) energia jony/zmiana
konformacji
bardzo wysoka pośrednia 10-20x
100 <1000 106
wbrew zgodnie (wbrew) zgodnie
tak nie nie
1- kilka ok. 1 wiele
Transport przez błony
Każdy typ błony charakterystyczny zestaw białek transportujących
Transport w komórkach wyspecjalizowanych współdziałanie przenośników, kanałów i pomp
transport glukozy z jelita do krwioobiegu i innych komórek 3 4
w komórkach mięśnia sercowego
Antyport Na – Ca
Pompa Na – K
Przeciekowe kanały K
Transport w komórkach wyspecjalizowanych
współdziałanie przenośników, kanałów i pomp Transport przez błony umożliwia:
• utrzymanie równowagi ciśnień osmotycznych
• wytwarzanie ATP
• sygnalizację w komórkach (nerwowych)
