Cytoplasmatická membrána a membránový transport Studijním ateriály Plasmodesmata. PM- plasmatická membrána, ER endopl. retikulum Studijním ateriály • rostlinné buňky vyšší procento glykosylovaných a esterifikovaných sterolů chybí sfingomyeliny kys. palmitovou, linolovou a linolenovou • živočišné buňky kys. palmitovou, olejovou, stearovou a arachidonovou Složení cytoplazmatické membrány Studijním ateriály Rostlinné steroly živočišný Studijním ateriály Studijním ateriály Membránový transport • generování turgoru zajišťovaný vysokým osmotickým potenciál akumulací solí, zejména KCl • čerpání živin, jako je amoniak, nitráty, fosfáty a sírany, včetně stopových prvků • distribuce metabolitů: sacharosa a aminokyseliny vytvářené v autotrofních částech rostliny jsou distribuovány floémem • kompartmentizace metabolitů v mitochondriích na rozdíl od cytosolu je vysoká hladina ADP/ATP a NADH/NAD+ – specifický transportní systém provádějící export ATP a NAD+ z mitochondrií • přeměny energie probíhají v membráně mitochondrií a chloroplastů • přenos signálu: od membrány do cytosolu a jádra buňky zprostředkovaný látkami typu druhého posla Studijním ateriály Protonové pumpy rostlinné buňky Studijním ateriály Role H+ATPas • generuje protonmotivní sílu využívanou dalšími mechanismy sekundárního transportu • reguluje acidobazickou rovnováhu cytosolu, která se pohybuje v oblasti pH 7.3 - 7.5 • pH optimum ATPasy = 6.6 – pokud pH v cytosolu poklesne k 6.6 zvýšená aktivita enzymu = intenzivnější alkalizace cytosolu • Aktivita H+-ATPasy je regulována auxinem a elicitory vyvolávajícími obrannou reakci rostlin • Arabidopsis - multigenní rodina (AHA1 – 10) = 10 isoenzym ATPasy exprese jednotlivých isoforem je pletivově specifická ATPasy se liší velikostí, Km, rozdílnou citlivostí k vanadátu, apod. Studijním ateriály Struktura H-ATPasy typu P (na cytoplazmatické membráně) ATPasy typu P - Na+/K+ ATPasa, Ca2+-ATPasa, H+/K+ ATPasa H+-ATPasy monomer cca.100 kDa. Energie hydrolýzy ATP je využívána k transportu H+ z jedné strany membrány na druhou. Studijním ateriály Mechanismus funkce H+-ATPasy H+ATPasa typu P vytváří na rozdíl od typu F makroergický intermediát (acyl-fosfát) Studijním ateriály Fusicoccin- houbový toxin aktivující H-ATPasu ATPasy typu P jsou inhibovány vanadátem, který blokuje vazbu fosfátu na enzym Karboxylový konec proteinu obsahuje autoinhibiční doménu po jejím odstranění se značně zvyšuje aktivitu enzymu. aktivita enzymu se dále zvyšuje přídavkem fusicoccinu (Fusicoccum amygdali). Studijním ateriály Mechanismus aktivace H-ATPasy Studijním ateriály H-ATPasa vakuoly (V-typ) • udržuje velmi nízké pH vakuoly = 5.5 • H+ATPasa V-typu, je podobnější typu F (mitochondriální) pouze směr hydrolýzy ATP • Stechiometrie přenosu je 2 H+/ ATP • V1 jednotku - vazebné místo pro ATP • Vo zajišťující transport H+ přes membránu • homologie mezi F1 a V1 případně Vo a Fo produkován Streptomyces interaguje se doménou Vo. Studijním ateriály H+-difosfatasa •(H+-PPasu) hydrolýzy difosfátu, • c (PP) v cytosolu je cca. mikromolární • homdimer (2x80 kDa) • 16 transmembránových domén • silně inhibován Ca2+ • neznámá funkce • H+-PPasa se uplatňuje zejména v nezralých pletivech zatímco H+-ATPasa ve zralých částech rostliny Studijním ateriály Ca2+-ATPasa • hladina Ca2+ cca. 0.1 μM • PM živočichů - 130 kDa (calm. doména na C konci) • ER -110 kDa (nemá calm. doménu) • Vakuolární podobný PM typu (calm. doména na N konci Studijním ateriály Ca2+ kanály • plasmatická membrána, vakuola, endoplasmatické retikulum, jádro, chloroplasty • selektivita je většinou dosti široká, propouštějí další ionty, jako je draslík, sodík, H+ např. selektivita K+ se pohybuje v rozsahu 2:1 až 20:1. Studijním ateriály Vápenaté kanály rostlin Studijním ateriály K+ kanály • c draslíku v cytosolu 80 až 200 mM • symport H+-K+ stechiometrie 1:1 • "inward-rectifying“ - hyperpolarizace membrány – průnik K+ dovnitř • "outward-rectifying“ - depolarizace membrány – transport K+ z buňky ven • zvýšení (obnovení) membránového potenciálu • snižování osmotického potenciálu buňky • inhibovány tetraethylamoniem Studijním ateriály Struktura inward rectifying K+-kanálu a jeho regulace potenciálem tetramer, oblast póru je lokalizována mezi pátý a šestý helix každé z podjednotek S4, obsahuje velké množství kladných nábojů (Lys , Arg). Studijním ateriály Struktura outward rectifying K+-kanálu a jeho regulace, EF – domény vázající vápník dvoupórový kanál - každá jednotka obsahuje dvě P-oblasti Studijním ateriály • c v půdě je < 1 μM x cytosolu cca. 1 mM • transportuje ve formě H2PO4- a to proti směru elektrického potenciálu, který je negativní oproti extracelulárnímu prostoru. • kotransportem s protony H+- H2PO4Transport fosfátu Studijním ateriály Transport amoniaku a nitrátu • Km pro NH4 +v rozsahu 10 až 70 μM • Nitrát – nízkoafinitní (Km > 0.5 mM) a vysokoafinitní (Km 10 - 100 μM) • skladovacími organelami jsou vakuoly • protonovým gradientem přes PM 2H+ /NO3• dvě komponenty: konstitutivní existuje v buňce i za nepřítomnosti nitrátu v půdě a inducibilní komponenta se exprimuje po přidání nitrátu Studijním ateriály Vysokoafinitní Nízkoafinitní Studijním ateriály Cl- kanály. • regulace turgoru. • 2 druhy těchto - rychlé a pomalé (R-typ a S-typ) • regulovány membránovým potenciálem a koncentrací vápenatých iontů. •depolarizaci membránového potenciálu - aktivaci "outward rectifying" draselných kanálů = ztráta KCl = pokles osmotického potenciálu buňky. •depolarizace membrány = aktivaci dalších komponent signalizační kaskády.Studijním ateriály Akvaporin 6 helixů , konzerovaná Asn-Pro-Ala doména PM a vakuola regulovány fosforylací a Ca2+. Studijním ateriály