Transport przez błony

Transport bierny

Nie wymaga nakładu energii

Transport aktywny

Wymaga nakładu energii

Dyfuzja ułatwiona

Przenośniki

Kanały jonowe

Dyfuzja prosta

Transport przez pory w błonie

jądrowej

Transport przez błonę

komórkową

Transport z wykorzystaniem

pęcherzyków plazmatycznych

Sztuczna błona lipidowa

(zbudowana z lipidów lub fosfolipidów i cholesterolu)

jest przepuszczalna dla wody, gazów takich jak O2, N2, CO2

oraz małych cząsteczek hydrofobowych

rozpuszczalnych w wodzie (np. etanol)

Jednocześnie jest nieprzepuszczalna

dla większości substancji rozpuszczalnych

w wodzie

- glukoza

- glukozofosforany

- nukleotydy

- aminokwasy i białka

- jony np. H+, Na+, K+, Ca2+

Przenikanie cząsteczek innego typu jest

związane z obecnością w błonie

transporterów (kanały, pory)

Błona plazmatyczna każdego typu

komórek zawiera indywidualny zestaw

przenośników

Podobne białka transportujące zawierają

błony organelli

np. wakuole odpowiedzialne za

gromadzenie toksyn

I. Transport bierny

a. Dyfuzja prosta

Szybkość przenikania jest uzależniona od różnicy stężeń,

a ograniczona jest szybkością przemieszczania się substancji z

roztworu wodnego do hydrofobowej dwuwarstwy lipidowej

i jest ona proporcjonalna do hydrofobowości danego związku

Reguła Overtona: im bardziej hydrofobowy związek, tym

łatwiej przechodzi przez błonę komórkową

Woda

Oktanol

Pomiar hydrofobowości na podstawie współczynnika podziału

(stężenie substancji w oktanolu)

(stężenie substancji w wodzie)=

współczynnik podziału określa względne powinowactwo do

lipidów względem wody

dx

dcD- JDla błony:

c - różnica stężeń substancji po obu stronach błony,

d - grubość błony

DB

dNi/(dt•dA)

( c)/d

stała dyfuzji w błonie

Szybkość dyfuzji określa I prawo Ficka

A

RTD =

N f

Współczynnik D określany jest wzorem Einsteina

liczba Avogadro

dla cząsteczek kulistych

6πηr

lepkość ośrodka promień

Jeżeli roztwór po obu strona błony można uznać za

doskonale wymieszany

to dyfuzja substancji sprowadza się do dyfuzyjnego przejścia

przez błonę,

a o szybkości decyduje:

1. Przejście z fazy wodnej do hydrofobowego przedziału

błony

2. Dyfuzja substancji poprzez hydrofobowa fazę błony

3. Przejście substancji z fazy hydrofobowej do fazy wodnej

I. Transport bierny

b. Dyfuzja ułatwiona

Dyfuzja ułatwiona: zjawisko wysycenia strumienia

Transport polegający na przenoszeniu substancji przez błonę

przy udziale zlokalizowanych w błonie przenośników

Dyfuzja ułatwiona: nie wymaga nakładu energii

Niższa energia aktywacji procesu w stosunku do dyfuzji biernej

Charakterystyczna jest także większa prędkość przenikania niż

wynikałoby to z reguły Overtona

oraz

znaczna specyficzność i możliwość hamowania transportu

Właściwości te wynikają z obecności centrum permeantowego w

cząsteczce przenośnika

Centrum permeantowe – miejsce wiążące substancję przenoszoną,

mogące mieć naprzemienny kontakt z obiema

powierzchniami błony

W analizie dyfuzji ułatwionej wykorzystuje się analogie do

reakcji enzymatycznych

S1 + C SC S2 + C

substancja w przedziale

wewnątrzkomórkowymsubstancja w przedziale

zewnątrzkomórkowym

Reakcję taką można opisać stosując model Michaelisa-Menten

założenia

1. S1, CS, C – znajdują się w równowadze

2. Szybkość procesu jest limitowana przez szybkość transportu

3. Różnica stężeń między substancjami w płynie

zewnątrzkomórkowej, a stężeniem przenośnika jest na

tyle duża na korzyść substancji, że stężenie substancji

praktycznie nie ulega zmianie w wyniku przyłączenia

części substancji do przenośnika

S1 + C SC S2 + C

S1 + C SC S2 + C

1

m

S C CSK

CS

stężenie przy którym Vmax=50%

określa specyficzność przenośnika względem konkretnej substancji

Typy transportu nośnikowego

Uniport Symport Antyport

Prostymi modelami transporterów

i kanałów jonowych są antybiotyki

– gramicydyna A i walinomycyna

Transporter jonów potasu - walinomycyna

Gramicydyna

Transporter glukozy

Dyfuzja ułatwiona: kanały jonowe

Szybkość: do 107 jonów na sekundę

Nie wymagają nakładu energii

Bramkowane

- przez napięcie

- przez ligandy

- przez mechanicznie

Kanał receptora acetylocholiny jest istotny dla

funkcji synapsy

Receptor acetylocholiny umożliwia przekazywanie sygnałów w synapsach

Inaktywacja kanału K+:

model „kuli na łańcuchu”

Specyficzne toksyny odegrały ważną rolę w badaniach

funkcji i izolowaniu kanałów jonowych

Transport aktywny

Wymaga nakładu energii

Zachodzi wbrew gradientowi stężeń –ze stężenia niższego do wyższego

-pierwotny

- wtórny

Transport

aktywny jest

procesem

endoergicznym,

wymaga nakładu

energii

Erytrocyty większości ssaków są

bogate w K+, a ubogie w Na+

Pompa sodowo-potasowa została wykryta jako ATPaza

zależna od jonów Na+ i K+

W cyklu katalitycznym Na+,K+-ATPazy

(i innych ATPaz typu P występuje ufosforylowany

intermediat

ATP ADP + Pi

3 Na+

2 K+

Pompa Ca2+ utrzymuje niskie stężenie Ca2+ w

cytoplazmie (0,1 – 1 μM)

H+,K+-ATPaza umożliwia wytworzenie niskiego pH

(0,16 M HCl) w żołądku

W komórkach występuje szereg typów ATPaz

Transport aktywny wtórny: transport glukozy

kosztem transportu Na+

Transport aktywny wtórny: transport laktozy kosztem

transportu H+ u bakterii