TRANSPORT LÁTOK

CEZ MEMBRÁNY

Plazmatická membrána

BUNKOVÉ MEMBRÁNY - FUNKCIE

1. transport látok

2. tvorba gradientov iónov (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-,

fosfáty)

3. zabezpečenie kompartmentácie všetkých dôležitých

bunkových procesov

4. membránové proteíny – napr. receptory pre hormóny a

neurotransmitery, enzýmy, pumpy...

Typy transportov

1. Pasívny transport – Difúzia

– Iónové kanály

– Sprostredkovaná difúzia (uľahčená)

2. Aktívny transport – Primárny aktívny transport

– Sekundárny aktívny transport

3. Skupinová translokácia

4. Ionofóry

5. Transport makromolekúl cez membrány

Transporty podľa počtu transportovaných látok

• glukózový transportér

• HCO3-/Cl-

• ADP/ATP

• malát/α-ketoglutarát

• aspartát/glutamát

• K+/Cl-

• Na+/glukóza

NESPROSTREDKOVANÝ

difúzia

nie je potrebná energia

v smere koncentračného gradientu

závisí na rozpustnosti v lipidoch, tvare

plyny, voda, močovina,

lipofilné látky

SPROSTREDKOVANÝ

membránové kanály

ovládané napätím

ovládané ligandom

iné

kanály pre Ca2+, Na2+, K+...

nikotínový receptor pre acetylcholín

tlak, svetlocitlivé

nosičové proteíny

pasívny sprostredkovaný

(uľahčená / sprostredkovaná difúzia)

glukózový transportér (GLUT)

HCO3-/Cl- výmenník

aktívny

- primárny

Na+, K+ - ATPáza

Ca2+ - ATPáza

- sekundárny Na+ závislý glu transportér (SGLT)

Na+/ Ca2+- výmenník

špeciálne systémy skupinová translokácia γ-glutamyltransferáza

člnky

INÉ TYPY

pinocytóza, fagocytóza pre častice a makromolekuly, exocytóza

Pasívny transport

Difúzia

• transport látok cez membránu v smere

koncentračného gradientu

Čo sa transportuje?

• malé nepolárne molekuly (O2, N2, CO2)

• malé polárne molekuly (močovina,

etanol ...)

Pasívny transport

Difúzia vody

• transport vody cez membránu

sprostredkovaný bielkovinovými

kanálmi - akvaporínmi

• z prostredia s nižším osmotickým

tlakom do prostredia s vyšším

osmotickým tlakom

Pasívny transport

Iónové kanály

• tvorené viacerými typmi bielkovín

• iónovo selektívne

• v smere koncentračného gradientu

Delenie podľa signálu:

• kanály závislé na napätí (depolarizácia membrány)

• kanály otvárajúce sa naviazaním signálnej molekuly

Membránový pór

Iónový kanál

Pasívny transport

Iónové kanály

Význam:

• pri nervovom vzruchu

• vyplavovanie Ca2+ zo sarkoplazmatického

retikula bunky kostrového svalu

• nikotínový receptor

na nervovo-svalovej platničke

Membránový pór

Iónový kanál

Pasívny transport

Špecifický transportér

Glukóza

Sprostredkovaná (uľahčená) difúzia

• potrebné transportné systémy – transportéry

(prenášače) a translokátory

• transportujú látky v smere koncentračného gradientu

• selektívna

• bez potreby energie

Typy transportu pomocou uľahčenej difúzie

Príklad:

• Na+, K+ - ATPáza – sodno-draselná pumpa

• H+, K+ - ATPáza – protónová pumpa

• Ca2+ - ATPáza – vápenatá pumpa

Aktívny transport

Primárny aktívny transport

• závislý na energii, priamo využíva ATP

• transport proti gradientu (iónov)

• pumpa zvyčajne s ATPázovou aktivitou

Na+- K+ - ATPáza

Extracelulárny priestor

[K+] = cca. 4-5 mmol/l

[Na+] = cca. 140 mmol/l

Intracelulárny priestor

[K+] = cca. 140 mmol/l

[Na+] = cca. 5-10 mmol/l

Na+- K+ - ATPáza

Na+- K+ - ATPáza

• aktivátorom pumpy sú sodíkové katióny

• nevyhnutná je prítomnosť horečnatých katiónov Mg2+

Význam

• udržiava (vytvára) gradienty sodných a draselných

katiónov na bunkovej membráne

• mimoriadny význam pre vzrušivé tkanivá (svaly, CNS)

• obnovovanie pokojového membránového potenciálu

Konformačný stav enzýmu

(kalciovej pumpy) väzba fosforylácia

ATP, Ca2+

ADP

membránová doména

(10 α helixov) cytoplazmatické domény

(A, P a N)

návrat enzýmu

do počiatočného

stavu

Pi H2O

hydrolýza uvoľnenie

ATP

E-1

A P N

Ca2+

Ca2+

Ca2+

Ca2+

P

Ca2+

Ca2+

P

Ca2+

Ca2+

P

E-2

1 2

3

45

6

Ca2+ - ATPáza

Ca2+ - ATPáza

• aktivátorom pumpy sú vápenaté katióny

• nevyhnutná je prítomnosť horečnatých katiónov Mg2+

• pri hydrolýze 1 ATP sa prenesú 2 katióny Ca2+

Význam

• udržiava (vytvára) gradient vápenatých katiónov

nielen na bunkovej membráne, ale aj medzi cytosolom

a endoplazmatickým / sarkoplazmatickým retikulom

• udržiava veľmi nízku koncentráciu Ca2+ v cytosole

Príklady:

• pri vstrebávaní glukózy v čreve

• pri sekrécii HCl v žalúdku

• Na+/Ca2+ výmenník

Aktívny transport

Sekundárny aktívny transport

• využíva energiu gradientu iónov, ktorý sa

vytvoril primárnym aktívnym transportom

Vstrebávanie glukózy v tenkom čreve

Sekrécia HCl

1

1

2

2

1a 1b 1c

zvýšenie Ca2+:

1. z extracel.

2. z intracel.

udržiavanie

oddych. stavu:

1. Ca2+ ATPáza

2. Na+/K+

výmenník

Ca2+

Udržiavanie intracelulárnej

koncentrácie Ca2+

nízka intracel. konc. 0,1 µmol/l

extracel. konc – viac ako 10 000 x vyššia

Ca2+ - dôležitý „druhý posol“

Skupinová translokácia

Príklad:

• γ-glutamyltransferázový

(transport AMK z krvi do hepatocytu

spätná resorpcia AMK v tubulárnych bunkách obličiek)

Iónofóry

• látky, ktoré zvyšujú priepustnosť membrány pre ióny

• prenos Na+, K+, H+, Ca2+, NH4+

Príklad:

• valinomycín

• gramicidín A

• dinitrofenol

Transport makromolekúl cez membránu

• lokálna prestavba membrány

• prenos proteínov, lipoproteínových častí

Príklad:

• endocytóza

• exocytóza

Prenos redukovaných ekvivalentov cez membránu

• redukované koenzýmy nemajú prenášač

na vnútornej mitochondriovej membráne

• vodíky odovzdajú látke, ktorá prenášač má

a na druhej strane membrány vodíky odovzdá

Príklad - člnky:

• glycerolfosfátový člnok

• malát-aspartátvový člnok

Glycerolfosfátový člnok

(jednoduchší, energeticky menej výhodný)

Malát-aspartátový člnok

(zložitejší, energeticky výhodnejší)

Výmenník

citrát / malát

Transport acetyl-CoA z mitochondrie

MAKROERGICKÉ

ZLÚČENINY

MAKROERGICKÉ ZLÚČENINY

1. Endergonické metabolické procesy

(syntéza proteínov, lipidov, sacharidov, nukleových kyselín)

2. Transportné procesy

(aktívny transport proti koncentračnému gradientu)

3. Mechanická práca - svaly

4. Prenos nervového impulzu

Typy makroergických väzieb

1. FOSFOANHYDRIDOVÁ (DIFOSFÁTOVÁ)

2. ENOLFOSFÁTOVÁ

3. ACYLFOSFÁTOVÁ (KARBOXYFOSFÁTOVÁ)

4. GUANIDÍNFOSFÁTOVÁ

5. TIOESTEROVÁ

1. FOSFOANHYDRIDOVÁ VÄZBA

Iné zlúčeniny:

GTP, GDP, UTP, UDP,

CTP, CDP, NAD+, FAD, CoA

ATP

ADP AMP

(DIFOSFÁTOVÁ VÄZBA )

Tvorba: • oxidačná fosforylácia v mitochondrii

• fosforylácia na substrátovej úrovni

- v glykolýze - 2 reakcie

- v Krebsovom cykle – 1 reakcia

Využitie: ATP – všeobecný donor energie pre väčšinu biochemických a

fyziologických procesov (90%)

GTP – proteosyntéza, glukoneogenéza

UTP – syntéza glykogénu, niektoré reakcie

metabolizmu sacharidov

CTP – syntéza fosfolipidov

2. ENOLFOSFÁTOVÁ VÄZBA

CO

OHC O P

CH2

~ fosfoenolpyruvát (PEP)

Tvorba: v glykolýze enolázou

CO

OHC O P

CH2

CO

OH CH O

CH2

P

OHH2O

enolase ~

2-fosfoglycerát fosfoenolpyruvát (PEP)

enoláza

Využitie:

na syntézu ATP pyruvátkinázou

• táto reakcia nevyžaduje kyslík!

• zdroj tvorby ATP pri anaeróbnych podmienkach alebo v

erytrocytoch

fosfoenolpyruvát pyruvát

ADP ATP

3. ACYLFOSFÁTOVÁ VÄZBA

Tvorba: v glykolýze glyceraldehyddehydrogenázou

CO

O P CH

CH2 O

OH

P

~ 1,3-bisfosfoglycerát (1,3-bPG)

CO

O P CH

CH2 O

OH

P

CO

CH

CH2 O

OH

P

H

NAD+ NADH+H+

P

~

Iné zlúčeniny: niektoré intermediáty

metabolizmu (aminoacyladenylát, ...)

1,3-bisfosfoglycerát (1,3-bPG) glyceraldehyd-3-fosfát

Využitie:

na syntézu ATP fosfoglycerátkinázou

• táto reakcia nevyžaduje kyslík!

• zdroj tvorby ATP pri anaeróbnych podmienkach alebo

v erytrocytoch

1,3-bisfosfoglycerát 3-fosfoglycerát

ADP ATP

4. GUANIDÍNFOSFÁTOVÁ VÄZBA

Tvorba: Kr + ATP → Kr~ P + ADP

kreatínfosfát (Kr~P)

Iné zlúčeniny: arginínfosfát

CHNN P

N

H

CH2

CH3

COOH

Využitie: zásobná forma energie, nie priamy zdroj!

Kr P + ADP → Kr + ATP

priamy zdroj energie

~

~

Acetyl CoA

5. TIOESTEROVÁ VÄZBA

Iné zlúčeniny: acylCoA, niektoré intermediáty metabolizmu –

sukcinylCoA v Krebsovom cykle, intermediáty syntézy VKK,

S-acetyl lipoát v pyruvátdehydrogenázovom komplexe)