MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT



Kompartmentace – membrána jako dělicí element - struktura buněk, významný regulační princip


Komunikace – přenos materiálu a signálů (viz regulace)



Klasifikační hlediska


Způsoby transportu


Transport látek přes membránu – volný x zprostředkovaný


Volný – difuse přes membránovou strukturu – malé nepolární molekuly (plyny)










Zprostředkovaný – usnadněná difuse nebo aktivní transport

- speciální transportní systém - membránová bílkovina (komplex)

Typy:

–        mobilní přenašeč  - změna konformace otevírá vazná místa střídavě na jednu a druhou stranu

–        kanál (iontový) – oboustranně buď uzavřen nebo otevřen – řízeno chemicky (vazba ligandů)
nebo potenciálově





Příklady transportu látek přes membránu jeho podle způsobu





SCHEMA PROSTÉ A USNADNĚNÉ DIFUSE – kanálek a mobilní přenašeč












Mobilní přenašeče







SCHEMA MOBILNÍHO PŘENAŠEČE v pasivním transportu





USNADNĚNÁ DIFUSE GLUKOSY zprostředkovaná mobilním přenašečem


Iontové kanálky
















Potenciálem řízené iontové kanálky - otevírání a uzavírání










Chemicky řízené iontové kanálky - otevírání a uzavírání je dáno vazbou ligandu









Kinetika transportu – obdoba kinetiky enzymů u zprostředkovaného transportu



Mechanismus působení přenašečů (usnadňovačů, facilitátorů)



- analogie s aktivační energií u chemických reakcí a jejím snížením působením enzymů




Umělé kanálky a mobilní přenašeče (ionofory), modely transpotních systémů


Přenos iontů je zprostředkován sloučeninami schopnými jejich vazby a transportu v membráně – typ
mobilního přenašeče


2,4-dinitrofenol – přenos H^+, působí jako rozpojovač (viz oxidační fosforylace)


Depsipeptid (smíšený ester-amid) valinomycin – přenos K^+




Struktury valinomycinu (K^+), nonactinu (NH[4]^+), monensin (Na^+) a gramicidinu A (viz dále)







VALINOMYCIN      -   komplex s K^+ a molekula bez něj



VALINOMYCIN – K^+ , vnitřní kavita molekuly valinomycinu odpovídá iontovému poloměru K^+

Podobnými vlastnostmi se vyznačují i tzv. „crown-etery“, kde velikost dutiny lze měnit počtem
stavebních jednotek, cyklodextriny aj.


Gramicidin – peptid – kanál přes
membránu





Struktury gramicidinu.

Netvoří α-helix (obsahuje D- i L-aminokyseliny) – sekvence je uvedena výše.

Helix o 6,3 AK zbytcích, připomíná β-skládaný list, označovaný jako β-helix


Podobné kanálky v membráně tvoří bílkovina mellitin obsažená ve včelím
jedu.


Energetika transportu


Pasivní transport - proti gradientu - energie vlastního potenciálu látky – difuse (Fick)


Aktivní transport - po gradientu - energie dodávána zvenčí


-          primární - spřaženou chemickou reakcí (ATPasa, oxidoredukce)

-          sekundární - spřaženým exergonickým transportem jiné látky



Chemický potenciál


m = RT.ln c + m[0]


Dm  = RT . ln (c[2]/c[1]) pro přenos 1 molu


Elektrický potenciál – ionty


                        DY = (RT/nF) . ln (c[2]/c[1])      - pro daný ion


Elektrochemický potenciál


                        DG = RT . ln (c[2]/c[1]) + nF.DY - pro všechny ionty
























AKTIVNÍ TRANSPORT - PRIMÁRNÍ A SEKUNDÁRNÍ


Na^+,K^+-ATPáza a přenašeč glukozy symportem s Na^+







Příklad energetických poměrů na membráně při transportu Na^+ a K^+ poháněného ATP. Výpočte lze
zjistit vztah mezi velikostí membránového potenciálu a potřebnou energií pro transport.





ZPŮSOBY transportu



UNIPORT – jen u pasivního nebo primárního

KOTRANSPORT –  současný transport - vždy u sekundárního, může být i u primárního














Neelektrogenní a elektrogenní transport



















FÚZE MEMBRÁN


Splynutí bimolekulárních fosfolipidových vrstev – překážka – odpor hydratace, náboje apod.


Fúzogenní faktory

            – Ca^+, bílkoviny – kaskády reakcí – nakonec fúze

-          umělé – polyetylenglykol (odnímání vody)

-          model – fúze ok tuku na hladině