TRANSPORT PREZE BŁONY
BIOLOGICZNE

Joanna Aksamit

RODZAJE TRANSPORTU



Wyróżniamy transpotr bierny i
transportr aktywny



Transport bierny odbywa się zgodnie z
gradientem stężeń oraz bez nakładu
energii



Transport aktywny zakłada
przenoszenie substancji odwrotnie do
gradientu stężeń po obu stronach błony
przy zużyciu energii

TRANSPORT BIERNY



Może odbywać się na dwa sposoby:



dyfuzja prosta – transport substancji

może się odbywać poprzez przenikanie
przez błony (taką zdolność mają małe
cząsteczki obojętne chemicznie np. woda,
gazy oddechowe, steroidy) Swobodnie
przez błonę nie mogą przenikać cząstki
naładowane – jony. Ich transport odbywa
się przez odpowiednie im kanały

TRANSPORT BIERNY



dyfuzja ułatwiona – zachodzi z udziałem
transbłonowych białek transportowych –
przenośników błonowych (translokaz)
Umożliwiają one transport większych
związków jak jony pojedynczych atomów,
np. reszt fosforanowych, aminokwasów,
węglowodanów

DYFUZJA PROSTA



Kanały jonowe



umożliwiają jonom przepływ przez błone
zgodnie z gradientem stężeń.



prędkośćprzepływu zbliżona do dyfuzji



cechuje je wysoka selektywność – zwykle
przepuszczają tylko jeden rodzaj jonu (z
wyjątkiem kanałów kationowych)

KANAŁY JONOWE

Kanały potrafią do pewnego stopnia kontrolować swoją
pracę:
Występują w trzech stanach konformacyjnych:
otwartym, zamkniętym i gotowości
Początkowo kanał znajduje się w stanie gotowości (nie
przepuszcza jonów) pod wpływem różnych czynników
przechodzi w stan otwarty.
Jony mogą swobodnie przepływać.
Po pewnym czasie stan otwarty spontanicznie
przechodzi w stan zamknięty.
Stan zamknięty jest nieczuły na bodźce gotowości.
Stan zamykający przechodzi w stan gotowości i cykl
powtarza się od nowa.

KANAŁY JONOWE



Rodzaje czynników pobudzających
powodujących otwarcie się kanałów
jonowych klasyfikują kanały jonowe na:



Bramkowane napięciem (potencjałem)



Bramkowane ligandem



Bramkowane naprężeniem mechanicznym

RECEPTOR ACETYLOCHOLINOWY
TYPU N



Jest to receptor bramkowany ligandem



Zbudowany z podjednostek: α

2

βγδ



Ligand ACh przyłączany jest jednocześnie do miejsc
złączy α-γ α-δ, do otwarcia kanału potrzeba 2-óch
cząsteczek ACh



Przyłączenie ACh powoduje zmiany konformacyjne i
otwarcie kanału dla jonów Ca2+ i Na+



Powoduje to szybką depolaryzację błony komórki –
tzw szybki pobudzający potencjał postsynaptyczny
(fEPSP)



Powoduje to: skurcz mięśni szkieletowych,
pobudzenie neuronu zazwojowego, lub uwalnianie
amin ketecholowych z rdzenia nadnerczy

KANAŁ NA+



Jest bramkowany napięciem na błonie czyli
różnicą potencjałów elektrycznych, w stanie
wejściowym błona posiada potencjał
spoczynkowy, a kanał jest zamknięty



Kanał Na+ jest łańcuchem polipeptydowym,
końce N i C znajdują się w środku komórki, a
pętle wystają z obu stron



Składa się z 4ech podjednostek, każda złożona
jest 6 α-helikalnych przezbłonowych domen



Por kanału znajduje się miedzy 5 i 6 helisą



Od strony światła zawiera kwasowe
(naładowane ujemnie) aminokwasy

KANAŁ K+



Jest bramkowany napięciem na błonie czyli różnicą
potencjałów elektrycznych, w stanie wejściowym błona
posiada potencjał spoczynkowy, a kanał jest zamknięty



Kanał K+ jest tetramerem zbudowanym analogicznie
jak kanał Na+



Por kanału ma kształt stożka, biegnie on przez środek i
zwęża się ku wnętrzu komórki



Por i jego ujście wypełnione są cząsteczkami wody, w
najwęższym punkcie kanału przeciśnięcie się przez
niego jonu K+ jest możliwe tylk ogdy pozbędzie się on
otoczki hydratacyjnej



Odcinek ten buduje 5 reszt aa, pełnią rolę filtra –
preferuje jon K+ który ma 100x większe powinowactwo
niż jon Na+, który jest przecież mniejszy

KANAŁ K+



Interakcje z obecnymi w filtrze atomami tlenu
pozwalają na uwolnienie jonu K+ z otoczki wodnej,
jednak nie robią tego z jonem Na+



Uwodniony jon Na+ jest zbyt szeroki i nie
przechodzi przez kanał do komórki



Po przejściu przez filtr selektywności jon K+
wchodzi w drugie miejsce wiązania o dużym
powinowactwie



Gdy drugi jon K+ zostanie związany w pierwszym
miejscu wiązania – następuje ich elektryczne
odpychanie i pierwszy jon K+ trafia do komórki



Inaktywacja kanału zachodzi poprzez zamknięcie
jego poru.

DYFUZJA UŁATWIONA



W mechanizmie dyfuzji wspomaganej
występuje wiele podobieństw z
interakcją enzymu i substratu:



Istnieje swoiste miejsce wiązania
cząsteczki



Przy pewnym stężeniu substratu białko
transportowe ulega wysyceniu (v

max

)



Istnieje stała wiązania (K

M

)



Transport może ulec zachamowaniu przez
inhibitory kompetycyjne

DYFUZJA UŁATWIONA



Translokazy występują w 2óch stanach
konformacyjnych – gotowości i uwalniania
przeniesionego związku, cykl ich pracy polega
na ciągłym przeskakiwaniu pomiędzy ww.
stanami.



Szybkość przenoszenia danej substancji zależy
od gradientu jej stężenia po obu stronach błony



Aktywność translokaz może być regulowana
hormonalnie, np. przenośnik glukozy GLUT-4
jest aktywowany przez insulinę

DYFUZJA UŁATWIONA



Ze względu na ilość cząsteczek transportowanych
przez przenośnik w jednym cyklu wyróżniamy 2
rodzaje transportu z udziałem przenośnika:



unitransport – gdy naraz przenoszona jest tylko jedna
cząstka



kotransport – gdy przenoszone są naraz dwie
cząsteczki. Wyróżniamy dwa rodzaje kotransportu:

•

symport – przenoszone cząsteczki docelowo znajdują się po
jednej stronie błony, np. przenoszenie glukozy lub aa
jednocześnie z kationem Na+

•

antyport – przenoszone cząsteczki są po stronach
przeciwnych, np. pompa Na+/K+

TRANSPORT PRZEZ BŁONY MITOCHONDRIALNE



Szczególną obfitość rodzajów
przenośników zawiera błona
mitochondrialna.



Wszystkie translokazy mitochondrialne
są podobnie zbudowane, tj. z
ustawionych szeregowo trzech
powtórzeń tandemowych modułu 100
reszt aa



Każde z powtórzeń posiada
prawdopodobnie 2 elementy
transbłonowe

RODZAJE PRZENOŚNIKÓW

Lp
.
 

Nazwa przenośnika

Rodzaj
kotranspo
rtu

Wymieniane związki

uwagi

Do
wewnątrz

Na zewnątrz

1

Fosforanowy

Antyport

H

2

PO

4

-

OH

-

 

2

Pirogronianowy

Symport

Pirogronian
H

+

---------

 

3

Anionów
dwukarboksylowych

Antyport

Jabłczan

2-

bursztynian

2-

Fumaran

2-

HPO

4

2-

 

4

Anionów
trójkarboksylowych

Antyport

Jabłczan

2-

Cytrynian

3-

i H

+

 

5

α-ketoglutaranowy

Antyport

Jabłczan

2-

Ketoglutaran

2-

 

6

Nukleotydów
adeninowych

antyport

ADP

3-

ATP

4+

Blokowany
przez
atraktylozyd

TRANSPORT AKTYWNY



Jet to proces niekorzystny energetycznie - wymaga sprzężenia z
innym, bardziej korzystnym procesem, np. hydrolizą ATP, ruchem
elektronów lub światło (u roślin).



Transport aktywny wykazuje pewne podobieństwa z dyfuzją
ułatwioną:



oba przebiegają z udziałem białek transportowych, występujących w dwóch
stanach konformacyjnych (w przypadku transportu aktywnego nie są to
translokazy, lecz pompy),



wykazują swoistość względem jonów, aa i węglowodanów,



wykazują cechy reakcji enzymatycznej, choć bez interakcji kowalencyjnych

Transport aktywny jest jednokierunkowy (a dyfuzja ułatwiona –
dwukierunkowa) zachodzi on zawsze przeciwnie do kierunku
wyznaczonego przez gradient stężeń (właśnie do jego przełamania
wymagana jest energia).

TRANSPORT AKTYWNY



Białkami aktywnie transportującymi
cząsteczki przez błonę są pompy.
Wyróżnia się dwa rodzaje pomp
wykorzystujących ATP



ATP-azy typu P, ulegają fosforylacji w
miejscu specyficznej reszty Asp i mogą
podlegać zmianom konformacyjnym



białka ABC – pompy posiadające kasetę
wiążącą ATP (ang. ATP binding cassette =
ABC)

CYKL PRACY ATP-AZY TYPU P



pompa w wyjściowym stanie konformacyjnym wiąże
cząsteczki: ATP oraz substancję przenoszoną –np. jon,



ATP ulega rozszczepieniu, a jego grupa γ-fosforanowa –
przeniesieniu na specyficzną resztę Asp,



powyższa fosforylacja przesuwa równowagę w kierunku
drugiego stanu konformacyjnego, co powoduje
wyeksponowanie miejsca wiązania po drugiej stronie błony,
pozwalając przenoszonej cząstce na odłączenie się,



niższe powinowactwo pompy do jonu w drugim stanie
konformacyjnym powoduje ich dysocjację,



wraz z uwolnieniem jonu uwalniana jest również grupa
fosforanowa,



zdefosforylowana pompa powraca do pierwotnego stanu
konformacyjnego.

PRZYKŁADY POMP ATP-AZY TYPU P

Na+/K+-ATPaza



białko błonowe obecne w większości komórek organizmu, zwłaszcza w
komórkach pobudliwych



Posiada miejsca wiążące dla wszystkich trzech składników, tj. ATP, Na+ i K+.



Hydroliza ATP (i praca pompy) zachodzi tylko w sytuacji, gdy obydwa jony są
związane.



Podczas jednego cyklu pracy 3 jony Na+ transportowane są na zewnątrz
komórki, a 2 jony K+ do jej wnętrza.



Pompa sodowo-potasowa jest elektrogenna, tzn. ma pewien (ok. 10 %)
wkład w utrzymywanie błony w stanie spolaryzowanym (utrzymywanie
potencjału spoczynkowego).



Pracę Na+/K+-ATPazy hamują inhibitory – glikozydy nasercowe: ouabaina
(strofantyna – glikozyd skrętnika) oraz digoksyna i digitoksyna (glikozydy
naparstnicy), stosowane jako leki zwiększające kurczliwość mięśnia
sercowego, wskazane gł. w stanach jego niewydolności

PRZYKŁADY POMP ATP-AZY TYPU P

H+/K+-ATPaza



pompa protonowa obecna w komórkach
okładzinowych żołądka.



Poprzez transport protonów do jego światła
utrzymuje silnie kwaśny odczyn, pozwalając
na aktywację enzymów i niszcząc bakterie.



Jej funkcja jest regulowana przez ACh
(receptor M1) i histaminę (receptor H2).