background image

 

 

TRANSPORT PRZEZ BŁONY BIOLOGICZNE

Przechodzenie  związków  chemicznych  i  jonów  przez  błony 
biologiczne  zależy,  poza  kilkoma  wyjątkami,  od  obecności 
specyficznych białek transportujących.

Białka te zlokalizowane są zarówno w błonie komórkowej 
jak  i  w  błonach  organelli  komórkowych.  To  one 
decydują  jakie  cząsteczki  wnikają  albo  opuszczają  daną 
komórkę lub organellum komórkowe.

background image

 

 

Co decyduje w jakim kierunku odbywa się ruch/transport 
danego rodzaju cząsteczek?

Cząsteczki  wędrują  zgodnie  z  gradientem  stężeń  tzn.  od 
stężenia  większego  do  stężenia  mniejszego.  Taki  ruch  odbywa 
się spontanicznie i nosi nazwę transportu biernego (dyfuzja i 
ułatwiona dyfuzja).

background image

 

 

Ruch  cząsteczek  przebiegający  przeciwnie  do  gradientu 
stężeń
 wymaga nakładów energii. Stąd taki transport związany 
jest  zawsze  z  innym  procesem  dostarczającym  energii.  Taka 
forma transportu nosi nazwę transportu aktywnego.

background image

 

 

Transport bierny

W  transporcie  biernym  biorą  udział  białka  przenośnikowe 
(transportery).  Są  odpowiedzialne  za  transport  większości 
związków organicznych, za wyjątkiem tych, które rozpuszczają się 
w tłuszczach albo mają formę małych, obojętnych cząsteczek.

Wiążą  one  tylko  określone  cząsteczki  i  przenoszą  je  z  jednej 
strony błony na drugą. Cechuje je wysoka swoistość.

 

background image

 

 

Białka nośnikowe posiadają swoiste miejsca wiążące, dzięki 
czemu  rozpoznają  i  wiążą  transportowane  cząsteczki. 
Transport  wiąże  się  ze  zmianą  konformacji  białka 
nośnikowego.

Przykładem  białka  nośnikowego  jest  transporter  glukozy, 
białko o nazwie GLUT.

background image

 

 

Transporter glukozy

background image

 

 

Charakterystyczną cechą budowy białek przenośnikowych jest 
obecność 

kilku 

do 

kilkunastu 

domen 

śródbłonowych 

„przebijających”  dwuwarstwę  lipidową.  Dzięki  takiej  strukturze 
dochodzi  do  wytworzenia  hydrofilowego  mikrośrodowiska  dla 
transportowanych, również hydrofilowych cząsteczek.

background image

 

 

Transport 

związany/sprzężony

podczas 

którego 

przeniesieniu  jednego  rodzaju  cząsteczek  do  wnętrza 
komórki towarzyszy transport innego rodzaju cząsteczek na 
zewnątrz  komórki  lub  do  jej  wnętrza.  Biorą  w  nim  udział   
transportery związane (przenośniki sprzężone).

background image

 

 

Rodzaje transportu sprzężonego:

- jeżeli dwie różne cząsteczki lub jony transportowane 

są w tym samym kierunku to mówimy o synporcie,

-  jeżeli  natomiast  ich  transport  odbywa  się  w 

przeciwnych kierunkach wtedy mówimy o antyporcie.

Natomiast,  kiedy  transport  dotyczy  tylko  jednego  typu 
cząsteczek to jest to uniport.

background image

 

 

W  przypadku  cząsteczek  obdarzonych  silnym  ładunkiem 
elektrycznym  lub  nieorganicznych  jonów,  ich  transport  przez 
błony  komórkowe  jest  zależny  nie  tylko  od  gradientu  stężeń
ale  również  różnicy  potencjałów  pomiędzy  wewnętrzną  i 
zewnętrzną stroną błony plazmatycznej

Strona  cytoplazmatyczna  jest  zwykle  naładowana  ujemnie  w 
stosunku  do  dodatnio  naładowanej  powierzchni  komórki. 
Powoduje to, że kationy mają tendencję do migracji do wnętrza 
komórki, natomiast aniony do opuszczania jej wnętrza.

background image

 

 

Siła odpowiedzialna za kierunek transportu, w przypadku jonów 
i  cząsteczek  obdarzonych  ładunkiem,  nosi  nazwę  gradientu 
elektrochemicznego.

Gradient  elektrochemiczny  jest  wynikiem:  (1)  gradientu  stężenia 
danego  związku,  jonu  w  poprzek  błony  i  (2)  napięcia    elektrycznego 
(potencjału błonowego) w poprzek błony.

background image

 

 

Kanały jonowe

Kanały  jonowe  biorą  udział  w  transporcie  nieorganicznych 
jonów,  głównie  Na

+

,  K

+

,  Cl

-

,  Ca

2+

.  Ich  funkcja  polega  na 

okresowych  zmianach  przepuszczalności  błon  komórkowych 
dla  określonych  nieorganicznych  jonów,  które  wędrują  przez 
błonę 

komórkową 

zgodnie 

ich 

potencjałem 

elektrochemicznym.

background image

 

 

background image

 

 

Właściwości kanałów jonowych:

-  selektywność  w  stosunku  do  określonych  jonów. 

Zależy  ona,  przede  wszystkim,  od  średnicy  i  kształtu  kanału 
jonowego  oraz  lokalizacji  naładowanych  aminokwasów 
wyścielających dany kanał.

background image

 

 

okresową  aktywnością  wyrażającą  się  ich 

zamykaniem  bądź  otwieraniem  (bramkowanie

)

,  co  z  kolei 

zależne  jest  od  zmian  konformacyjnych  białka  tworzącego 
kanał. 

Kanały jonowe dzielimy na: 

-  bramkowane  czynnikami  fizycznymi,  takimi  jak 

dotyk,  dźwięk,  zmiany  ciśnienia  osmotycznego,  które 
powodują deformację błony lipidowej w pobliżu kanału;

bramkowane ligandem zewnątrzkomórkowym;

bramkowane ligandem wewnątrzkomórkowym;

bramkowane napięciem.

background image

 

 

Kanały  jonowe  bramkowane  napięciem  odgrywają  główną 
rolę  w  propagowaniu  sygnału  elektrycznego  w  komórkach 
nerwowych.  Posiadają  one  wyspecjalizowane  domeny  białkowe   
noszące  nazwę  czujników  napięcia,  które  są  bardzo  wrażliwe 
na zmiany potencjału błonowego. 

background image

 

 

Kanał sodowy (Na

+

)

Kanał  sodowy  jest  pojedynczym  łańcuchem  polipeptydowym, 
w  którym  występują  cztery  powtarzające  się  elementy  o 
prawie  identycznej  strukturze  pierwszorzędowej,  z  których 
każdy  utworzony  jest  z  6  śródbłonowych  domen.  Jedna  z 
nich,  charakteryzujący  się  silnie  dodatnim  ładunkiem  (reszty 
lizyny i argininy) pełni rolę czujnika napięcia.

background image

 

 

Kanał  Na

+

  jest  11-razy  bardziej  przepuszczalny  dla  jonów 

sodu w porównaniu z jonami potasu.

Przepuszczalność  zależna  jest  od  średnicy  kanału  oraz 
obecności  ujemnie  naładowanej  grupy  karboksylowej 
łańcucha bocznego aminokwasu. Powoduje to, że przez kanał 
mogą  przechodzić  tylko  jony  Na

o  średnicy  0,95  nm.  Dla 

porównania, promień jonowy K

wynosi – 1,33 nm.

background image

 

 

Schemat synapsy

background image

 

 

Kanał receptora acetylocholinowego

Białko  o  masie  cząsteczkowej  268  kDa,  utworzone  z  czterech 
różnych podjednostek, będące pentamerem o składzie 

2

.

background image

 

 

Transport aktywny

Transport  aktywny,  wbrew  gradientowi  elektrochemicznemu, 
jest konieczny dla:

-  zachowania  właściwego  składu  jonów  wewnątrz 

komórki,

- importu do wnętrza komórki związków, których stężenia 

w środowisku pozakomórkowym są niższe niż w cytozolu

background image

 

 

Rodzaje transportu aktywnego:

- transport przy udziale pomp zależnych od ATP, w 

którym  przeniesienie  cząsteczek  związane  jest  z  hydrolizą 
ATP do ADP,

-  transport  przy  udziale  pomp  zależnych  od 

światła,  w  których  do  przeniesienia  jonów  wodorowych 
wykorzystywana jest energia świetlna.

background image

 

 

Pompa sodowo-potasowa zależna od ATP

(pompa dla jonow K

+

 i Na

+

)

komórkach 

zwierzęcych 

podstawową  rolę  w  transporcie 
aktywnym 

odgrywa 

pompa 

sodowo-potasowa.  Posiada  ona 
aktywność 

ATP-azową, 

co 

wykorzystywane 

jest 

dla 

transportu  jonów  Na

na  zewnątrz 

komórki

 

równoczesnym 

transporcie  jonów  K

+

 

do  jej 

wnętrza.

background image

 

 

Mechanizm działania pompy sodowo-potasowej

background image

 

 

Pompa sodowo-potasowa utrzymuje stężenie jonów sodu w 
cytozolu  tak,  że  jest  ono  10  –  30  razy  mniejsze  niż  w 
środowisku  pozakomórkowym.  Natomiast  stężenie  jonów 
potasu jest, odpowiednio, 10 – 30 razy większe we wnętrzu 
komórki.

Pompa sodowo-potasowa pozwala na utrzymanie:

- właściwego ciśnienia osmotycznego,

-  odpowiedniego  potencjału  błonowego  (zapobiega 

wejściu do wnętrza komórki jonów Cl

-.

Zatrzymanie  pompy  sodowo-potasowej  powoduje  zmiany 
ciśnienia  osmotycznego,  co  prowadzi  do  pęcznienia 
komórki i ewentualnie jej pęknięcia.

background image

 

 

Pompa wapniowa zależna od ATP (pompa dla jonów 

Ca

2+

)

Stężenie  jonów  wapnia  wewnątrz  komórki  jest  dużo  niższe   
(10

-7

 M) w cytozolu niż w środowisku pozakomórkowym (1 – 2 

mM).

Pompa  wapniowa  zlokalizowana  jest  zarówno  w  błonie 
komórkowej jak i błonach siateczki śródplazmatycznej. Działa 
ona  na  podobnych  zasadach  jak  pompa  sodowo-potasowa, 
tyle  że  powrót  do  pierwotnej  konformacji  nie  wymaga 
wiązania i transportu drugiego jonu.


Document Outline