Membránový transport

From WikiSkripta
Změněno.png

Membránový transport je prenos látok cez:

1. biologickú membránu[edit | edit source]

- selektívne prepúšťa molekuly, ktoré môžu prechádzať cez fosfolipidovú dvojvrstvu, cez proteínové prenášače alebo cez membránové kontinuum

- prenos látok sa uskutočňuje medzi bunkou a extracelulárnym priestorom alebo medzi organelami

1. jadrový obal, 2. vonkajší prstenec, 3.nukleoporín, 4.jadrový kôš, 5.fibrily jadrového póru

- rozlišujeme: Pasívny transport

Aktívny Transport

2. jadrový obal[edit | edit source]

-uskutočňuje sa cez otvory jadrové póry, ktoré majú priemer 70nm, sú vystlané 8 proteínmi tzv. nukleoporíny, z ktorých na cytoplazmatickej strane vybiehajú fibrily jadrového póru, ktoré majú funkciu receptorov. Na vnútornej strane je jadrový kôš, ktorý selektívne prepúšťa molekuly do karyoplazmy.

-cez jadrové póry takto prechádzajú makromolekuly RNA a bielkoviny

Pasívny transport[edit | edit source]

Pasivní trasnport.jpeg

Umožňuje prenikanie látok bunkovou membránou bez spotreby energie, v smere koncentračného spádu z miest s vyššou koncentráciou na miesta s nižšou. Rýchlosť ovplyvňuje veľkosť gradientu, teplota, veľkosť povrchu - bunka zväčšuje svoj povrch výbežkami (mikroklky, stereocilie...) a záhybmi (invaginácie)

1. difúzia

  • jednoduchá – prienik látok priamo cez lipidovú dvojvrstvu (hlavne nepolárne molekuly, pre ktoré fosfolipidová membrána nie je prekážkou a malé molekuly plynov napr. O2,CO2)
  • facilitovaná – cez prenášačové proteíny, ktoré sú charakteristické svojou selektivitou a uzatvárateľnosťou (kanály ovládané napäťovo, ligandom, mechanicky alebo náhodne otvárané).

2. osmóza – prienik molekúl vody cez plazmatickú membránu v závislosti na prostredí, v ktorom sa bunka nachádza (hypertonické, izotonické, hypotonické).

- voda neprechádza cez lipidovú dvojvrstvu priamo, ale pomocou špeciánych bielkovinových prenášačov- akvaporínov

Aktívny transport[edit | edit source]

Energeticky náročný prenos látok za spotreby ATP cez:

1. membránové kontinuum

  1. pinocytóza – príjem látok vo forme roztoku (cell drinking). Drobné výbežky cytoplazmy bunky obklopia malé množstvo extracelulárnej tekutiny a vytvoria pinocytárne váčky. Na tvorbe pinocytárnych vezikul sa podieľajú aktínové mikrofilamenty. Tieto vezikuly môžu splývať s časnými endozómami a s lyzozomálnymi transportnými vezikulami (obsah pinocytárnych vezikul sa takto ďalej spracováva) alebo sú využité k transcytóze.
  2. fagocytóza – príjem väčších pevných partikul (cell eating). Partikula je zachytená na povrchu bunkovej membrány pomocou cytoplazamtických výbežkov. Vzniká tak fagocytárna vakuola, ktorá ďalej splýva s časnými endozómami a lyzozomárnymi transportnými vezikulami. Bunka môže pohlcovať cudzí materiál - heterofagia, alebo organizmu vlastné poškodené bunky alebo ich časti - autofagia. Niektoré vlastné bunky (hlavne T lymfocyty) sú schopné prejsť cez membránové kontinuum inej bunky bez toho, aby došlo k vzájomnému poškodeniu - označuje sa to ako peripolesis alebo emperipolesis. Cytoplazmatická membrána buniek imunitného systémuneobsahuje len vlastné produkty. Bunky prichádzajú do kontaktov a často dochádza k odneseniu časti membrány susednej bunky. To sa nazýva trogocytóza.
  • exocytóza – opak endocytózy, vylučovanie látok škodlivých, odpadových, výdaj proteínov, ktoré sú súčasťou extracelulárneho priestoru alebo látok ovplyvňujúcich rozličné funkcie v organizme napr. hormóny

2. iónové kanály vybavené ATPázou – iónové pumpy – vytvárajú koncentračný gradient.

Aktívny transport iónovými pumpami[edit | edit source]

1. Primárny aktívny transport[edit | edit source]

Slúži na prenos látok proti ich gradientu, spotrebúva energiu z ATP, alebo inej vysoko energetickej fosfátovej väzby (kreatinfosfát CP – vo svale; deriváty pyrimidinových a purínových báz – guanosintrifosfát GTP, cytidintrifosfát CTP, …).

Medzi látky prenášané týmto spôsobom patria sodné, draselné, vápenaté, vodíkové a ďalšie ióny. Napríklad obnovenie kľudového potenciálu po nervovom vzruchu zabezpečuje Na+-K+-ATPáza.

Primárny aktívny transport využíva rôzne typy ATP-áz:

  • P-typ ATP-áza: sodno-draselná pumpa, vápniková pumpa, protónová pumpa
  • F-ATP-áza: mitochondriálna ATP syntáza, chloroplastová ATP syntáza
  • V-ATPáza: vakoulárna ATPáza
  • ABC (ATP binding cassette) transportér: MDR, CFTR, …

2. Sekundárny aktívny transport[edit | edit source]

1. Uniport 2. Symport 3. Antiport
  • Spája pohyb niekoľkých molekúl
  1. kotransport – prenáša dve alebo viac molekúl rovnakým smerom = symport;
  2. opačný (counter) transport – prenáša molekuly opačným smerom = antiport.

Ďalšou možnosťou je, že gradient vzniknutý prenosom jednej molekuly umožní prenos inej molekuly proti jej gradientu. Príkladom je transport glukózy v tubuloch obličiek. Sodné katióny sú Na+-K+-ATPázou prečerpávané z vnútra bunky extracelulárne (spotreba energie), dochádza tým k významnému zvýšeniu ich koncentrácie v moči v porovnaní s cytosólom buniek. Tým pádom sodné katióny môžu samovoľným exergonickým procesom (počas, ktorého dochádza ku konformačnej zmene zabezpečujúcej ľahšie naviazanie glukózy) prenikať späť do bunky.

Typy púmp[edit | edit source]

Sodno-draselná pumpa[edit | edit source]

Mechanizmus sodno-draselnej pumpy

(tiež Na+ /K+ -ATPáza) je integrálny membránový enzým z triedy hydroláz zaisťujúci protismerný primárny aktívny transport iónov Na+, K+. Na úkor hydrolýzy 1 molekuly ATP transportuje 3 ióny Na+ z bunky a 2 ióny K+ do bunky. Je prítomná vo všetkých plazmatických membránach. Významnú fyziologickú rolu hrá najmä v bunkách obličkových a nervových, kde svojou funkciou počas refraktérnej fázy neurónu (doba nedrážditeľnosti) obnovuje pokojový potenciál (-70 mV) po prechode akčného potenciálu (+40 mV).

Alfa a Beta podjednotka sodno-draselnej pumpy
Funkcia[edit | edit source]
Stavba[edit | edit source]

Pumpa sa skladá z dvoch podjednotiek – alfa a beta. Obe podjednotky sú látky bielkovinovej povahy, ktoré prechádzajú naprieč bunkovou membránou. Alfa podjednotka transportuje ióny a má aktivitu ATPázy. Na intracelulárnej strane sú väzbové miesta pre Na+ a ATP, na extracelulárnej strane sa nachádzajú väzbové miesta pre K+. Beta podjednotka pravdepodobne kotví pumpu v bunkovej membráne.

Mechanismus transportu[edit | edit source]

Na väzbové miesta alfa podjednotky sa vo vnútri bunky naviažu 3 katióny sodíka a jedna molekula ATP, ktorej rozštiepenie umožní zmenu konformácie pumpy. Sodík sa uvoľní extracelulárne. Nový tvar má vysokú afinitu k iónom draslíka. 2 naviazané draslíkové katióny a ich následné uvoľnenie intracelulárne spôsobia obnovenie pôvodnej konformácie. U nervových buniek môže byť až 70   ich energie spotrebovanej touto pumpou.

Kalciová pumpa[edit | edit source]

V normálnej situácii sú vápenaté ióny mimo bunky v asi 10 000  krát vyššej koncentrácii, táto hladina vo vnútri bunky je zaistená kalciovými pumpami na dvoch miestach:

  1. na bunkovej membráne – transportuje vápenaté katióny von z bunky;
  2. na membránach bunkových organel (hlavne sarkoplazmatické retikulum) vo svalovom tkanive – transportuje Ca2+ katióny späť do sarkoplazmatického retikula-pumpa sa označuje ako SERCA 1 u kostrových svalov (Sarcoplasmatic or Endoplasmatic reticulum Ca2+ ATP-ase 1). SR je potom významným zdrojom Ca2+ pre záhájenie svalovej kontrakcie.
  • Pracuje na rovnakom princípe ako Na-K pumpa, má receptor pre Ca2+ a miesto aktívnej ATPázy.


Vodíková/Protonová pumpa[edit | edit source]

Vyskytuje sa:

  • Na vnutornej membráne mitochondrií
    • udržiava protónový gradient medzi interkristálnym a intrakristálnym priestorom
    • pri prechode H+ späť do matrix sa energia využije na tvorbu ATP (pozri dýchací reťazec)
  • V časných endozómoch - dochádza činnosťou protónových púmp k zníženiu pH, čo sa využije pri receptorom sprostredkovanej endocytóze kedy po splynutí vezikuly s časným endozómom pri nízkom pH (okolo 5) sa uvoľní väzba medzi receptorom a ligandom. Receptory sa koncentrujú v tej časti vezikuly, ktorá je neskôr odstránená a transportovaná späť k cytoplazmatickej membráne. Zvyšná časť vezikuly sa nazýva neskorý endozóm (late endosome).
  • V žaludočných žľazách:
    • Tu sú pumpy najaktivnejšie v celom tele, vďaka nim je do žalúdku vylučovaná HCl a to tak, že na sekrečnom konci parietálnych buniek v žalúdočných žliazkach je koncentrácia H+ vďaka týmto pumpám zvýšená asi miliónkrát a potom sú tieto ióny uvoľnené do žalúdku spoločne s chloridovými aniónmi – vytvorenie HCl.
  • V distálnych tubuloch a kôrových zberných kanálikoch obličiek:
    • Prebytočné vodíkové katióny sú z krvi transportované do lumenu kanálikov (do moču) – týmto tiež udržuju acidobazickú rovnováhu organizmu (okysľujú moč).

Související články[edit | edit source]

Odkazy[edit | edit source]

Použité zdroje[edit | edit source]

  • KODÍČEK, Milan a Vladimír KARPENKO. Biofyzikálna chémia. 1. vydání. Vydavatelství VŠCHT, 1997. ISBN 80-7880-273-1.
  • KONRÁDOVÁ, Václava, et al. Funkční histologie. 2. vydání. H + H, 2000. 291 s. ISBN 978-80-86022-80-2.
  • HALL, J.E a A.C GUYTON. Textbook of Medical Physiology. 12. vydání. Philadelphia : Saunders Elsevier, 2011. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  • VAJNER, Luděk, Jiří UHLÍK a Václava KONRÁDOVÁ. Lékařská histologie. 1, Cytologie a obecná histologie. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2010. 110 s. ISBN 978-80-246-1860-9
  • transport.jpg