Transport bliski i
daleki jonów
TRANSPORT BIERNY I AKTYWNY PRZEZ BA
ONY
KOMÓRKOWE
Transport bierny cząsteczek odbywa się
Transport cząsteczki wbrew
zawsze spontanicznie, zgodnie z
gradientowi stężenia zawsze
gradientem jej energii swobodnej
wymaga doprowadzenia energii i
(stężenia). Może zachodzić na drodze
dlatego nazywa się transportem
dyfuzji prostej bądz
ułatwionej. W tym
aktywnym.
drugim przypadku w przeniesieniu
cząsteczki uczestniczą białka błonowe
(kanały bądz
przenośniki).
SKA
ADOWE SIA
Y NAP
DOWEJ (GRADIENTU
ENERGII SWOBODNEJ) TRANSPORTU BIERNEGO
W PRZYPADKU CZ
STECZEK OBOJ
TNYCH
SIA

NAP
DOW
TRANSPORTU PRZEZ BA
ONY
JEST GRADIENT POTENCJAA
U
CHEMICZNEGO SUBSTANCJI
W PRZYPADKU JONÓW SIA

NAP
DOW

TRANSPORTU PRZEZ BA
ONY JEST GRADIENT
POTENCJAA
U ELEKTROCHEMICZNEGO
SUBSTANCJI ORAZ POTENCJAA

TRANSBA
ONOWY.
Podstawy Biologii Komórki, Alberts i wsp. 1999.)
TRANSPORTERY BIERNE
1. KANAA
Y JONOWE
Typy kanałów białkowych:
(A) Regulowane zmianę potencjału błonowego
2. PRZENOŚNIKI BIAA
KOWE
(B) i (C) Regulowane chemicznymi ligantami
(D) Regulowane stymulacja mechaniczną
Podstawy Biologii Komórki, Alberts i wsp. 1999.)
TRANSPORTERY AKTYWNE
1. Transportery pierwotne
Transportery pierwotne, do przeniesienia cząsteczki przez błonę
wykorzystują energię świetlną bądz
energię chemiczną pochodzącą z
rozkładu wiązań fosforanowych.
2. Transportery wtórne
Transportery wtórne do przeniesienia przez błonę cząsteczki wbrew
gradientowi jej stężenia wykorzystują pierwotną siłę motoryczną wytworzoną
przez pompy protonowe.
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
1. Transportery typu ABC
Transportery typu ABC to P-ATPazy posiadające w swojej strukturze dwie
konserwatywne sekwencje wiążące nukleotydy(tzw. ATP-binding cassete) zwane
także sekwencjami NBF (NBF1 i NBF2).
FUNKCJE:
transport do wakuoli
szerokiej grupy tzw.
wtórnych metabolitów
(flawonoidy, antocyjany,
produkty rozkładu
chlorofilu) i ksenobiotyków
(herbicydy i metale ciężkie).
Roślinne ABC transportery
transportują te substancje
jako koniugaty glutationowe
(GS=glu-cys-glu).
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
2. P-ATPazy (pompy jonowe)
a. Ca2+ATPazy
Ca2+ATPazy należą do grupy P-ATPaz. Są pojedynczym łańcuchem
polipeptydowym, z 6-cioma segmentami transbłonowymi i domeną
regulatorową (N-koniec) wiążącą kalmodulinę.
FUNKCJA: regulacja cytoplazmatycznego stężenie Ca2+ i udział w
sygnalingu komórkowym.
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
2. P-ATPazy (pompy jonowe)
b. pompy metali ciężkich (HMA)
FUNKCJE:
- dostarczanie metali niezbędnych do syntezy
metaloprotein (błony pęcherzyków Goldiego),
- usuwanie z cytoplazmy toksycznych metali (tonoplast i
plazmolema)
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
2. P-ATPazy (pompy jonowe)
c. plazmolemowa H+ATPaza (pompa protonowa)
Regulacja aktywności: odwracalna
fosforylacja C-końca i przyłączenie białka
14-3-3.
Biochemistry and Molecular Biology
(2000, Buchanan at al.)
BUDOWA: pojedynczy polipeptyd (około 100kDa)
posiadającym 8 do 10 odcinków tranmembranowych. Duża,
wysoce konserwatywna pętla po stronie cytoplazmatycznej
zawiera centrum wiążące ATP, a mała pętla pomiędzy 2 i 3 -
helisą ulega fosforylacji tworząc ufosforylowane
intermediaty charakterystyczne dla wszystkich P-ATPaz.
Hydrofilny odcinek łańcucha z wolną grupą karboksylową
stanowi domenę autoregulatorową.
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
3. F,V ATPazy
b. tonoplastowa V-ATPaza (pompa protonowa)
V-ATPaza: enzym składa się z dwóch sektorów: V1i
V0. Hydrofilowy sektor V1 (tzw.główka) wystający z
błony po stronie cytoplazmatycznej tworzą trzy kopie
polipeptydów A (funkcja katalityczna) i B
(podjednostka regulatorowa) oraz dodatkowe
polipeptydy (C,,E,G,H  stator i D,F, tzw. trzonek).
Integralny sektor błonowy zbudowany z 6-ciu kopii
proteolipidu c tworzą kanał protonowy oraz
polipeptydów a (stator) i d (trzonek).
AKTYWNE TRANSPORTERY PIERWOTNE
4. Tonoplastowa pirofosfataza (pompa protonowa)
PPiaza: 14 helisy tranmembranowe tworzące kanał protonowy,
sekwencja DVGADLVGKVE - miejsce wiązania i hydrolizy PPi.
CS1, CS2 i CS3 -konserwatywne segmenty domeny
katalitycznej.
Pompy protonowe plazmolemy i
tonoplastu generują gradient
elektrochemiczny błony stanowiący tzw.
pierwotną siłę protomotoryczną (pmf)
wykorzystywaną przez transportery
wtórne do przenoszenia substancji przez
błony
AKTYWNE TRANSPORTERY WTÓRNE
Współdziałanie pomp protonowych i transporterów wtórnych
ŚWIATA
O
+ +
+
+
+
+
+
+
++ + +
ATP/PPI ADP/PI
Transporter wtórny
(symporter) Transporter wtórny
+
POMPA PROTONOWA
(antyporter)
AKTYWNE TRANSPORTERY WTÓRNE
Z uwagi na powinowactwo do substratu transportery wtórne
dzielą się na:
1. Transportery wysokiego powinowactwa (HATS, ang. High
Affinity Transport System)
2. Transportery niskiego powinowactwa (LATS, ang. Low
Affinity Transport System)
Mogą mieć charakter białek:
1. Konstytucyjnych (ciągła ekspresja genów kodujących)
2. Indukcyjny (ekspresja genów kodujących indukowana
substratem)
AKTYWNE TRANSPORTERY WTÓRNE
Struktura
HKT1 HPT1
HST1
Biochemistry and Molecular Biology (2000,
Buchanan at al.)
Pobieranie jonów z roztworów
glebowych
1. Kationy
" głównie kanały jonowe,
" wtórne transportery wysokiego powinowactwa (K+)
2. Aniony
" głównie wtórne transportery wysokiego powinowactwa
" czasami wtórne transportery niskiego powinowactwa
Transport do naczyń (tzw. załadunek
naczyń)
Kationy i aniony: wtórne transportery niskiego powinowactwa do
substratu
Transport z naczyń (tzw. rozaładunek
naczyń) do komórek liści
Kationy: kanały jonowe
Aniony: wtórne transportery niskiego powinowactwa do
substratu
Transport do wakuoli (magazynowanie
lub detoksykacja cytoplazmy)
" Kationy: P-ATPazy (Ca-ATPaza; Me-ATPazy) i wtórne (tylko K+ )
transportery niskiego powinowactwa do substratu
" Aniony: wtórne transportery niskiego powinowactwa do
substratu
Transport z wakuoli do cytoplazmy
Kationy i aniony: wtórne transportery niskiego powinowactwa do
substratu