Nośniki Błonowe
Uniport
Antyport
Symport
Białka transportowe błony komórkowej przenoszące tylko jedną substancję nazywamy uniportami , przenoszące więcej niż jedną substancję w tym samym kierunku nazywamy symportami, a przenoszące różne substancje równocześnie dokomórkowo i odkomórkowo – antyportami.
Dyfuzja ułatwiona
Nośniki białkowe odpowiedzialne za dyfuzję ułatwioną wiążą cząsteczkę transportowaną po jednej stronie błony komórkowej i oddają ją po stronie przeciwnej (teoria „ping-pong”)
Proces ten zależny jest od zmiany konfiguracji białka nośnikowego
Niektóre układy odpowiedzialne za dyfuzję ułatwioną równocześnie przenoszą różne cząsteczki
Dyfuzja ułatwiona nie jest procesem energochłonnym
Dyfuzja ułatwiona podlega prawom:
Swoistości
Wysycenia
Współzawodnictwa
Swoistość to możliwość łączenia się nośnika tylko z niektórymi substancjami: dyfuzja ułatwione jest więc procesem wybiórczym
Prawo wysycenia wynika z istnienia ograniczonej ilości nośników w błonie komórkowej , po ich zaangażowaniu dalsze nasilenie dyfuzji ułatwionej nie jest możliwe
Współzawodnictwo występuje w wypadku, gdy nośnik może umożliwić dyfuzję więcej niż jednego rodzaju substancji, wtedy substancje konkurują o przenośnik:
NOŚNIKI BŁONOWE UCZESTNICZĄ TAKŻE W ENERGOCHŁONNYM PROCESIE TRANSPORTU CZYNNEGO – NAZYWAMY JE WTEDY CZĘSTO POMPAMI JONOWYMI
TRANSPORT CZYNNY MOŻE MIEĆ CHARAKTER TRANSPORTU PIERWOTNIE AKTYWNEGO LUB WTÓRNIE AKTYWNEGO
TRANSPORT CZYNNY – PIERWOTNIE AKTYWNY
Zależy od obecności w błonach komórkowych struktur określanych jako pompy jonowe, będących zarówno układami transportującymi, jak i enzymatycznymi o właściwościach ATPazy
Uwalniana podczas rozkładu ATP do ADP energia jest wykorzystywana do zmian przestrzennej konfiguracji nośnika
Transport czynny wymaga dużego nakładu energetycznego ( 20-40-60% całego wydatku energetycznego komórki)
Warunkiem sprawnego funkcjonowania pomp jonowych jest:
Dostateczne zaopatrzenie komórki w tlen i glukozę
Możliwość stałej resyntezy ATP z ADP i posforanu.
Sprawne usuwanie CO2
Utrzymanie temperatury na poziomie optymalnym dla procesów enzymalnych
TRANSPORT WTÓRNIE AKTYWNY
TRANSPORT ZALEŻNY OD GRADIENTU STĘŻENIA JONÓW SODOWYCH, WYTWORZONEGO PRZEZ POMPĘ SODOWO- POTASOWĄ
Endocytoza:
Pinocytoza
Endocytoza z udziałem receptorów
Fagocytoza
Receptory komórkowe dla ligandów
Wyspecjalizowane struktury
Zbudowane z polipeptydów i glikoprotein
Zlokalizowane na powierzchni lub wewnątrz komórki
Zdolne do rozpoznawania i wiązania związku o charakterze regulacyjnym (ligand)
Kompleks ligand-receptor w wyniku swoistej transdukcji (przetworzenia) sygnału doprowadza do zmiany czynności komórki.
ROZPOZNANIE ZWIĄZANIE TRANSDUKCJA SYGNAŁU ZMIANY CZYNNOŚCI KOMÓRKI DOCELOWEJ
Odpowiedź komórki na związanie z ligandem jest zdeterminowana przez rodzaj receptora; ligand jest niezbędny do zapoczątkowania odpowiedzi ale efekt fizjologiczny jest zależny od receptora.
Receptory mogą być zlokalizowane w:
Błonie komórkowej
Cytoplazmie
Jądrze komórkowym
Błonie siateczki śródplazmatycznej
Błonach mitochondrialnych
LOKALIZACJA RECEPTORA ZALEŻY OD BUDOWY CHEMICZNEJ LIGANDA
Ligand:
Substancja chemiczna
Zdolna do swoistego wiązania się z receptorem, najczęściej w wyniku dopasowania przestrzennego i/lub wzajemnego oddziaływania fizykochemicznego (słabe wiązania elektrostatyczne, wodorowe, jonowe)
Związek o działaniu regulacyjnym, wpływający na czynność komórki docelowej
LIGANDY:
Zewnętrzne (pierwotne)
Wewnątrzkomórkowe (wtórne II rzędu)
AGONISTA- ligand zdolny do swoistego wiązania się z danym receptorem i jego aktywacji prowadzącej, w wyniku transdukcji sygnału do zmiany czynności komórki
ANTAGONISTA- ligand zdolny do swoistego wiązania się z receptorem, pozbawiony jednak zdolności do jego aktywacji. Zajmując miejsce na receptorze konkuruje z agonistą; blokując funkcję receptora uniemożliwia pobudzenie komórki nazywany jest blokerem receptora.
LIGANDY ZEWNĄTRZKOMÓRKOWE
Neurotransmitery (przekaźniki nerwowe, mediatory)
Neurohormony
Hormony (tzw. ”klasyczne”) – produkty gruczołów wydzielania dokrewnego
Substancje hormonalnie czynne, wytwarzane przez narządy o funkcjach podstawowych innych niż wytwarzanie ligandów.
Substancje hormonalnie czynne lokalnie wydzielane – tzw. Hormony tkankowe
Kininy i angiotensyny – peptydy powstające z białek prekursorowych znajdujących się w osoczu:
Cytokiny – np.: interleukiny:
LIGANDY ZEWNĄTRZKOMÓRKOWE DOCIERAJĄ DO KOMÓRKI DOCELOWEJ:
Z krwią (endokrynnie)
Uwalniane z zakończeń nerwowych (neurokrynnie):
Uwalnianie z komórek w tkankach (parakrynne, autokrynne).
Substancje chemiczne powstające w wyniku transdukcji sygnału (przeniesienia informacji) przez kompleks ligand receptor do wnętrza komórki.
Powstają zwykle dzięki aktywacji enzymów efektorowych związanych z danym typem receptora.
Pełnią funkcję bezpośrednich lub pośrednich aktywatorów kinaz i fosfataz białkowych ( serynowo-treoninowych lub tyrozynowych)
CYKLICZNE NUKLEOTYDY: cAMP, cGMP
cAMP- cykliczny adenozynomonofosforan
cGMP- cykliczny guanozynomonofosforan
POCHODNE LIPIDÓW BŁONOWYCH: IP3, DAG
IP3- inozytolotrifosforan
DAG- diacyloglicerol
Jony wapnia Ca2+
Przestrzenna separacja jonów
Nierównomierne rozmieszczenie jonów po obu stronach błony komórkowej w wyniku działania:
- sił dyfuzji
Siły działające na poszczególne jony
Odkomórkowo/dokomórkowo skierowana siła dyfuzji:
Elektrostatyczne przyciąganie/odpychanie anionów wewnątrzkomórkowych;
Pompy jonowe (np. pompa sodowo-potasowa)
Opór błony komórkowej
Jon chlorkowy- błona komórkowa dobrze przepuszcza ten jon, odpychany jest przez aniony wewnątrzkomórkowe
Aniony wewnątrzkomórkowe – elektroujemne łańcuchy białkowe, stanowią integralną część komórki.
Potencjał równowagi – jest to potencjał elektryczny, który przyłożony do wnętrza komórki utrzymywałby przestrzenną separację jonów.
Potencjał spoczynkowy błony komórkowej – (błonowy, membranowy) to: spoczynkowa różnica potencjałów pomiędzy wnętrzem komórek tkanek pobudliwych a płynem zewnątrzkomórkowym wynosi od -65 do -95 [mV].
W utrzymaniu potencjału spoczynkowego odgrywa rolę:
Wypływ jonów potasowych z komórki (kanał ucieczki, przecieku)
Przemieszczanie się jonów chlorkowych (z i do komórki):
Pompa sodowo – potasowa (3Na+/2K+)
Kanały i jony sodowe mają niewielki wpływ na kształtowanie potencjału spoczynkowego.
POBUDZENIE – to zmiana właściwości błony komórkowej (przepuszczalności dla jonów) pod wpływem czynników działających z zewnątrz komórki pod wpływem bodźców.
Pobudzenie może być:
Lokalne
Rozprzestrzeniające się (prąd czynnościowy)
POBUDLIWOŚĆ- to zdolność reagowania na bodziec procesu pobudzenia
Tkanki pobudliwe to te, które odpowiadają na bodźce skuteczne procesu pobudzenia.
Pobudzenie komórki to zmiana potencjału błonowego w kierunku dodatnim przez napływ do wnętrza jonów sodowych powoduje osiągnięcie prze nią potencjału progowego (ok. -55[mV])
Depolaryzacja- otwarcie dużej liczby szybkich kanałów sodowych (szybki dokomórkowy prąd sodowy) odpowiedzialnych za szybką składową potencjału (przewodność tych kanałów wzrasta 50-cio krotnie), inaktywowanie w 50% przy potencjale -50mV. Wraz z jonami sodowymi napływają również jony wapniowe do komórki.
Repolaryzacja- przy zamkniętych kanałach sodowych nadal są otwarte kanały potasowe zależne od wapnia do momentu osiągnięcia potencjału ujemnego równego potencjałowi progowemu. Towarzyszyć może temu napływ jonów chlorkowych do wnętrza komórki oraz czynność pomp jonowych, które przywrócą potencjał spoczynkowy.
Hiperpolaryzacja – potencjał następczy hiperpolaryzujący zmiana pogłębiająca ujemny potencjał poniżej wartości spoczynkowej: pobudliwość komórki maleje.
Następnie potencjał oscyluje w kierunku dodatnim i ujemnym, aż osiągnie wartość potencjału spoczynkowego.
Prawo „wszystko albo nic”
Potencjał czynnościowy nie pojawia się wcale jeśli bodziec ma wielkość podprogową, natomiast występuje ze stałą, jednakową amplitudą dla każdego bodźca o sile progowej lub większej.
DOTYCZY KOMÓRKI NIE TKANKI