- plazmatická membrána nepropouští ionty, molekuly polárního charakteru a velké
molekuly
= vytváří tak permeační bariéru, tj. nedovoluje unikání molekul z buňky a vnikání
aktivní transport: závislé na funkci membránových proteinů (iontové kanály a
přenašečový transport)
dodání energie z ATP atd.
Transport pomocí proteinu
- některé proteiny vytvářejí napříč membránou jakési póry či kanály (průduchy), kterými
mohou molekuly proudit tím či druhým směrem - membránové kanály
- přenašečové proteiny - specificky navážou přenášené molekuly (ligandy), pomocí
konformačních změn je přesunou na druhou stranu membrány a
tam je uvolní
a) Membránové kanály
- jsou tvořeny oligomérními proteiny - peptidový řetězec podjednotek prochází napříč
membránou několikrát - vlastní kanál (pór) je tvořen prostorem mezi podjednotkami
- prokaryotní i eukaryotní buňky
- kanálem mohou procházet pouze určité látky - např.: určité ionty (Na+, K+, Ca2+, Cl-) -
iontové kanály
- tok je velmi rychlý (100 000 - 1s), probíhá podle koncentračního spádu (bez E) →
usnadněná difúze
- regulace: kanál se dá uzavřít → vrátka - vrátka mohou být uzavírána či otevírána
specifickými signály (změnou konformace proteinů)
- změnou konformace proteinů tvořících kanál, děje se tak
1) změnou membránového potenciálu
2) ligandu (ionty, neurotransmitery)
3) mechanickým stresem (kochleární buňky vnitřního ucha)
- mezerové spoje - mají charakter kanálů a umožňují přímé propojení buněk
v živočišných tkáních, jsou tvořeny konexiny
- mezerovými spoji mohou procházet i signální molekuly (druzí cAMP, Ca++), což
umožňuje koordinovanou funkci tkáňových buněk (např. buněk v hladkém svalu)
b) Přenašečové proteiny
1) rozpoznání přenášené molekuly
2) vazba na přenašeč
3) translokace molekul z jedné strany membrány na druhou
4) uvolnění molekuly z přenašeče
5) obnovování původní konformace přenašeče
- uniport - přenos jedné ligandy
- symport - přenos více ligand (glukosy a Na+)
- antiport - transport jedné ligandy ven z buňky a druhé dovnitř (Na+, K+)
- pasivní přenašečový transport (usnadněná difúze) - příjem cukrů, aminokyselin, iontů
- translokace substrátu z jedné strany membrány na druhou je způsobena konformačními
změnami přenašeče
- vysoká specifita - tentýž přenašeč může vázat více různých substrátů o podobné
chemické struktuře
- inducibilní proteiny - přenašeče, jejichž syntéza je indukována pouze tehdy, je-li okolo
buňky přítomen určitý substrát
- aktivní přenašečový transport - vyžaduje energii (hydrolýza ATP) - k uvolnění
přenášené molekuly od přenašeče nebo na „regeneraci“
konformace přenašeče
- změna afinity přenašeče k substrátu (→ oddělení přenášené látky po přenosu od
přenašeče) → regenerace konformace přenašeče
- zdrojem energie je hydrolýza ATP, elektrochemický gradient iontů, energie uvolňována
při oxidačních procesech, zářivá energie
- membránové transportní ATPázy - proteiny, jejichž funkce je závislá na hydrolýze ATP,
podjednotkové bílkoviny procházející napříč
membránou 8x-10x
- nejznámější je ATPáza, která transportuje přes
membránu K+ a Na+ = sodnodraselná pumpa →
antiport iontů
- je tvořena 2α a 2β podjednotkami
Sodnodraselná pumpa
- přenáší Na+ z buňky a K+ do buňky
- vratná hydrolýza ATP potřebuje K+ a Na+ - přesun Na+ na vnější stranu membrány;
K+ nutné na defosforylaci ATPázy → transport K+ do buňky - spřažení obou dějů 2 K+
- do buňky, 3 Na+ z buňky - obojí jsou transportovány proti koncentračnímu spádu -
energie z ATP (ATPázou je štěpena) udržuje tento stav
- membránové ATPázy mohou fungovat jako enzymy syntetizující ATP (při vysoké
koncentraci H+ na jedné straně membrány - syntéza ATP z ADP = základ všech
oxidačních a fotosyntetických fosforylací
- zásadně důležitá je pro buňky K, Na, ATPáza - udržuje potřebnou koncentraci Na+, K+
v cytoplazmě a tím i určitou osmotickou hodnotu buňky - živočišné buňky by lyzovaly
- na neustálém udržování poměru obou iontů je použita až 1/3 v buňce vytvořené ATP
- tyto ionty jsou transportovány proti koncentračnímu spádu - energie pochází z ATP,
která je štěpena membránovou ATPázou
- sekundární aktivní transport
- dva transportní pochody, kdy jeden vyžaduje dodání
energie a druhý těží z takto vzniklého koncentračního
gradientu (př. spřažení transportu Na+ a glukózy popř.
aminokyselin)
= symport glukosy a Na+ membránou střevní sliznice
1. děj (molekuly glukosy) vyžadují dodání energie
2. těží z takto vzniklého gradientu (Na+ - po
koncentračním spádu)
= symport proti koncentračnímu spádu
Skupinová translokace
- transportovaný substrát je chemicky měněn
- enzymy + substrát (jedna strana membrány) - enzym + produkt (druhá strana
membrány) = vektorový charakter
- energie nutná pro reakci = energie vznikající reakcí
- př.: transport disacharidů přes tenké střevo - dimérní enzym - rozklad disacharidů na
monosacharidy
fosfatransferázový systém (bakterií) - přináší do buňky cukry proti koncentračnímu
spádu
transport aminokyselin v ledvinách (transpeptidáza) - transport purinových bází
(u bakterií)
Endocytóza a exocytóza
- endocytóza i exocytóza jsou umožněny fluiditou biomembrán a jejich splýváním
- endocytóza: látky v okolí buňky se postupně uzavřou do měchýřku vytvořeného
vchlípením plazmatické membrány
tento měchýřek se pak může od plazmatické membrány odštěpit a přejít do
cytoplazmy
- exocytóza: proces jímž buňka vylučuje větší částice (např. makromolekuly)
př.: bílkoviny jsou uzavřeny v buňce v membránovém měchýřku - tento
měchýřek může splynout s plazmatickou membránou, a tak uvolnit svůj
obsah do okolí buňky
pučení: zvláštní forma exocytózy, kdy se do okolí buňky uvolňuje celý měchýřek
(př. viriony)
- výhodou těchto mechanismů je to, že látky přijaté endocytózou nemusí být uvolňovány
do cytoplazmy, ale mohou být v měchýřku transportovány do jiných membránových
systémů - i opačně
- endocytóza a exocytóza jsou tedy jen konečnými či počátečními fázemi regulovaného
transportu látek v buňce
Endocytóza
- pinocytóza: přijímání a transport rozpuštěných částeček
fagocytóza: přijímání a transport pevných částeček
Pinocytóza
- proces, který probíhá u eukaryotních buněk nepřetržitě
- tato část endocytózy se nazývá konstitutivní
- její intenzita je u některých buněk vysoká - např.: u makrofágů se spotřebuje celá
plazmatická membrána na tvorbu
pinocytárních měchýřků za ½ hodiny
- začíná jako vchlipování plazmatické membrány do buňky - měchýřky endocytózové,
pinocytární či endosomy → často splývají s lysozomy (- vznik sekundárních lysozomů)
nebo s jinými membránovými kompartmenty
→ recyklace membrán: po přenosu látek endocytózovým měchýřkem jde jeho
membránový obal do endoplazmatického retikula
- ke zmenšováním povrchu plazmatické membrány nedojde díky exocytóze, kdy se
membránový obal váčku přidá k původní plazmatické membráně
- transcytóza = transport látek skrz buňky
např.: cévní endotel přináší látky z řečiště do mezibuněčných prostor
(látky se nerozptýlí v cytoplazmě)
- je specificky stimulována signály = adsorptivní = receptory zprostředkovaná (receptory
jen v určitých místech plazmatické membrány, na těchto místech se nachází klatrin
(protein) → obalí celý měchýřek → „coated vesicles“ = klatrinové měchýřky)
- tento proces je velmi specifický (buňka si vybírá to, co potřebuje)
účinný - receptory koncentrují velké množství molekul
přenášené látky, i když je její koncentrace v okolí
buňky nízká - buňka je vychytává (př. příjem žloutku
vajíčka oocyty)
Fagocytóza
- je také často indukována specifickými receptory → obranná a čistící funkce
makrofágů a neutrofilů
- fagocytóza často bývá velmi specifická (pohlcování bakterií)
- často je podmíněna vazbou specifických protilátek na povrch bakterií
Exocytóza
- export všech makromolekulárních látek z buňky (např. molekuly extracelulární matrix,
buněčné stěny, enzymy, krevní bílkoviny, protilátky, hormony, ale i menší molekuly)
- všechny tyto látky jsou syntetizovány či upravovány v některém z membránových
kompartmentů buňky a ve vysoké koncentraci dopravovány v měchýřcích
k plazmatické membráně - exocytózové měchýřky (sekreční)
- celý proces se nazývá sekreční dráha a vlastní exocytóza je její poslední fází
- sekreční měchýřky splývají (fúzují) s plazmatickou membránou → redukce (recyklace)
Žádné komentáře:
Okomentovat