Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

CO 2 voda kyslík A. Membranový transport z hlediska fyzikálního + ++ - - - - - + + + + - + glycerol Mastné kyseliny difůze / osmóza KANÁL usnadněná difůze.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "CO 2 voda kyslík A. Membranový transport z hlediska fyzikálního + ++ - - - - - + + + + - + glycerol Mastné kyseliny difůze / osmóza KANÁL usnadněná difůze."— Transkript prezentace:

1

2 CO 2 voda kyslík A. Membranový transport z hlediska fyzikálního glycerol Mastné kyseliny difůze / osmóza KANÁL usnadněná difůze Fagocytóza Endo-/Exocytóza Ionty Aminokyseliny Glukóza Nukleotidy LDL,HDL Přímo přes membránu Pomocí transportních proteinů Prostřednictvím mem- bránových váčků proteiny neurotronsmitery ethanol PŘENAŠEČ přenašečový transport viry

3 B. Membránový transport na základě energetických požadavků OsmózaProstá difůze Usnadněná difůze kanálypřenašeče voda Pasivní transport Aktivní transport ATP ATP T P

4  Tvoří vodou vyplněný pór  Spojují přímo vnější a vnitřní prostředí buňky  Transportují malé molekuly, především ioty a vodu  Transport probíhá velmi rychle  Nikdy přímo nespojují vnější prostředí s vnitřním  Vyskytují se ve dvou konformacích – jsou otevřeny buď ven z buňky nebo dovnitř buňky  Transportují větší molekuly [glukóza, nukleotidy]  Transport je pomalejší ale vysoce selektivní Usnadněná difůze ATP T Aktivní transport ATP přenašeče KANÁLY Prostá difůze ATP T

5 Součástí kanálu jsou tzv. vrátka – speciální proteinová oblast, která uzavírá vstup do kanálu. Otvírání vrátek je vyvoláno specifickými podněty a tím je regulován pohyb částic kanálem. Otevřené kanály Umožňují volný pohyb iontů oběma směry. Nazývají se póry. Otevřené kanály pro transport vody se nazývají akvaporiny. Vrátkové kanály Vrátka uzavřena Vrátka otevřena Membrána Intracelulární prostor KANÁLY Prostá difůze ATP T

6 VRÁTKOVÉ KANÁLY - regulace Prostá difůze ATP T A. Elektricky regulován C. Mechanicky regulován Otvírání vrátek je regulováno následujícími mechanismy: teplota tlak Změna polarity membrány B.Vazbou chemického mediátoru (Intracelulárně nebo extracelulárně) C.Fyzikálními vlivy [teplota, tlak] A.Elektrickým signálem B. Chemicky regulován ligand mediátor

7 IONTOVÉ KANÁLY - regulace Prostá difůze ATP T  transportují výhradně anorganické ionty, především Na +, K +, Cl - a Ca 2+  na zlomky sekund se otvírají a umožní tak transport iontů, pro které je jinak membrána nepropustná  Iontově specifické: Kanálem mohou být transportovány pouze ionty, pro které je daný kanál specifický. Selektivita závisí na průměru, tvaru a typu aminokyselin ve vnitřní části kanálu  Vrátkové: Iontové kanály se otvírají pouze na krátkou dobu, většinu času jsou uzavřeny Bacteriální K+ kanál Tvoří selektivní filtr, který kontroluje, jaké ionty mohou přes kanál projít a které ne. Funkce iontových kanálů: Typické vlastnosti iontových kanálů:

8 a jejich role při vzniku NERVOVÉHO SIGNÁLU

9 + + + Na TRANSPORTNÍ MEMBRÁNOVÉ PROTEINY Jsou zodpovědné za vznik elektrického impulzu (AP – akční potenciál)... a tím šíření nervového vzruchu...

10 Rozložení elektrických nábojů uvnitř a vně buňky Ve skutečnosti existuje pouze malý přebytek kladného nebo záporného náboje v blízkosti plasmatické membrány (toto rozložení je zdrojem důležitých elektrických efektů = membránový potenciál) K-3

11 Pokud nemají buňku roztrhat elektrické síly, musí být kladné náboje v buňce vyváženy téměř stejným množstvím záporných nábojů ( totéž platí i o okolní kapalině) Náboje odpovědné za membránový potenciál ale… ionty na membráně Vnitřní prostor buňkyVnější prostor buňky K-4

12 Distribuce iontů na membráně pro zjednodušení mluvíme o elektricky neutrálním vnitřku a okolí buňky ale ve skutečnosti je uvnitř buňky náboj mírně negativní, což způsobuje efekt přitahování kladných a záporných nábojů k membráně a vzniku elektrického potenciálu Elektricky neutrální vnitřní prostor buňky Elektricky neutrální okolí buňky kationty vně buňky a anionty uvnitř buňky jsou vzájemně přitahovány, ale jsou oděleny membránou K-5

13 Význam membrány při tvorbě membránového potenciálu Buněčná membrána plní funkci přehradní hráze: Membrána odolává elektrochemickým silám, které navzájem ionty přitahují Ionty - podobně jako voda za přehradní hrází - mají potenciální energii. Separací a nabitých částic je na membráně vytvořen elektrický potenciál + - Elektrický potenciál ne membráně = membránový potenciál K-6

14 obecný termín, obecná vlastnost všech živých buněk obecný termín, obecná vlastnost všech živých buněk je základem všech elektrických aktivit v buňkách je základem všech elektrických aktivit v buňkách buňka si udržuje různou koncentraci kationtů a aniontů mezi intra- a extracelulárním prostředím → tím vzniká na jejich membráně potenciálový rozdíl = napětí u většiny membrán existuje mezi jejich povrchy napětí – rozdíl v elektrických potenciálech na každé straně membrány → tento potenciál působí na každou molekulu, která nese elektrický náboj u většiny membrán existuje mezi jejich povrchy napětí – rozdíl v elektrických potenciálech na každé straně membrány → tento potenciál působí na každou molekulu, která nese elektrický náboj Membránový potenciál K-7

15 Membránový potenciál…  je vyjádřen rozdílem napětí (volty, milivolty) vně a uvnitř membrány  uvádí se v záporných hodnotách vzhledem k zápornému náboji uvnitř buňky.  pohybuje se v rozpětí -20mV až -200 mV, v závislosti na organismu a typu buňky. Membránový potenciál Vyjadřuje rozdíl mezi: nábojem vně buňky nábojem uvnitř buňky - +  je dán nerovnoměrnou distribucí elektrického náboje na obou stranách plasmatické membrány a mění se při průtoku iontů otevřenými kanály. K-8

16 Klidový potenciál Buňka v klidovém stavu  transport iontů přes membránu je v rovnováze  klidový membránový potenciál. např. u nepodrážděných svalových a nervových buněk Membránový potenciál vzrušivé buňky v klidovém stavu se označuje jako klidový potenciál. Klidový membránový potenciál mají všechny buňky – je přítomen na všech buněčných membránách, ale pouze na vzrušivých membránách (neurony…) může docházet k jeho změnám a výkyvům. U neuronů je jeho hodnota obvykle okolo – 70 mV. K-9

17 Ionty nejhojnější ionty v okolí buněk Na +,K +, Ca 2+, Cl -, H + … jejich pohyb přes buněčné membrány je základem mnoha buněčných dějů pohyb těchto iontů hraje zásadní význam při práci nervových buněk P - = vázané anionty (proteiny), které nemohou projít přes membránu relativní koncentrace iontů v buňce a okolí Na + K+K+ K+K+ Cl - P-P- koncentrace iontů K-10

18 Nerovnoměrná distribuce iontů na membráně Vysoká koncentrace Na + v okolí buňky je vyvažována hlavně extracelulárními ionty Cl -. Vysokou koncentraci K + uvnitř buňky vyrovnává celá řada záporně nabitých aniontů (Cl -, anorganické ionty → HCO -3, PO 3-4, HPO 2-4, vázané organické anionty…) Hlavním kationtem vně buňky je sodíkový iont Na +. Uvnitř buňky je náboj mírně negativní: většina organických molekul [bílkoviny] uvnitř buňky má negativní náboj; ten je vyrovnán sodíkovými kationty K +, hlavním intracelulárním kationtem Na + K+K+ K+K+ Cl - P-P- Vysoká koncentrace Na+ vně buňky a K+ uvnitř buňky je v buňce zajišťován tzv. sodno-draselnou pumpou Na/ K pumpa neustále transportuje Na+ ven z buňky a K+ dovnitř buňky. Hlavním kationtem uvnitř buňky je draselný iont K +. K-11

19 kladně nabité ionty se snaží dostat do záporně nabité buňky a záporně nabité ionty se snaží dostat ven z buňky kladně nabité ionty se snaží dostat do záporně nabité buňky a záporně nabité ionty se snaží dostat ven z buňky POHYB IONTŮ PŘES MEMBRÁNU K-12

20 Elektrochemický potenciál Síla, která žene látky (ionty) přes membránu = Koncentrační gradient + Membránový potenciál ELEKROCHEMICKÝ POTENCIÁL Na + → má strmý elektrochemický potenciál, koncentrační gradient a membr. potenciál se sčítají - působí stejným směrem (Na + vstupuje do buňky velmi rychle) K + → elektrochemický potenciál je malý, koncentrační gradient a membr. potenciál působí v opačných směrech (výsledek: malý tok K + přes membránu ) K-13

21 K+K+ Na + Transport iontů přes membránu přenašečový proteinkanálový protein prochází konformační změnou vytváří hydrofilní pór Na + K+K+ Iontové kanálySodno/draselná pumpa spotřeba energie Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ bez energie K-14

22 TYPY IONTOVÝCH KANÁLŮ Iontové kanály řízené napětím Chemicky řízené iontové kanály se otevírají nebo zavírají na chemický podnět (např. neurotransmiter uvolňovaný ze synaptického zakončení) reagují na změny membránového potenciálu a umožňují průchod pouze jednomu typu iontu V buňkách můžeme nalézt chemicky řízené sodíkové a draslíkové kanály, stejně tak jako napětím řízené sodíkové a draslíkové kanály. Každý typ kanálu hraje nezastupitelnou roli při vytváření a přenosu elektrických signálů – nervového vzruchu. K-15

23 Iontové kanály Na + K+K+ zaměřené na transport iontů: Na +, K +,Cl -,Ca 2+ uzavřený kanál uzavřený kanál otevřený kanál otevřený kanál Kanály jsou iontově selektivní: mohou projít jen ionty vhodné velikosti a náboje. struktura K + kanálu Kanály jsou uzavíratelné: regulují průtok iontů přes membránu. Vybraným iontům je dovoleno rychle difundovat ve směru jejich elektrochemického potenciálu přes membránu. Pasivní transport. Nárazový tok iontů přes membránu představuje impuls elektrického náboje – vzruch. inaktivovaný kanál Chemicky řízené iontové kanály K-16

24 K+ Na + Přenašeči iontů na membráně Na K+ Na + + K+ Iontové kanály Sodno/draselná pumpa K+ Na + K-17

25 Na/K pumpa čerpá Na + a K + ionty proti jejich elektrochemickému gradientu. K+ Na K+ gradient elektrochem. potenciálu Na + gradient elektrochem. potenciálu K + K-18

26 ENERGIE Na + K+ Na + K+ Na + 1 K+ Na/K pumpa K-19

27 ENERGIE Na + K+ Na + K+ Na + K+ Na + 2 Na/K pumpa K-20

28 Na + K+ Na/K pumpa Navázání Na + na vazebné místo přenašeče. Vazebná místa pro K + jsou deformována. Tím je zaručeno, že se K + nebudou přemísťovat - pomocí pumpy- z buňky do okolí. K-21

29 Na + ENERGIE K+ Na + Na/K pumpa Navázání Na + aktivovalo ATPázovou činnost přenašeče. Dochází k rozštěpení ATP na ADP a fosforylovou skupinu P, která se váže na samotnou pumpu. P Navázání P na pumpu (fosforylace) způsobí změnu konformace a přenos Na + na druhou stranu membrány. Vazebná místa pro K +. K-22

30 K+ Na + Na/K pumpa Uvolnění Na + do extracelulárního prostoru. Po uvolnění Na + se tyto vazebná místa deformují, aby nedošlo ke zpětnému navázání a přenosu Na + směrem do buňky. P K-23

31 Na + K+ Na/K pumpa Navázání K + na pumpu. P Navázání K + spustí odstranění fosforylové skupiny (defosforylace). K-24

32 K+ Na + K+ Na + Na/K pumpa Konformační změna pumpy, která má za následek přenesení K+ přes membránu. Defosforylace zapříčiní návrat pumpy do její původní konformace. K-25

33 Na + K+ Na + Na/K pumpa Výsledkem defosforylace je návrat pumpy do její původní konformace a uvolnění K + do vnitřku buňky. K-26

34 Na/K pumpa Na + K+K+ K+K+ ATPADP+P je enzymem ATP-ázou  hydrolyzuje ATP→ADP + P spřahuje čerpání Na + z buňky s transportem K + do buňky zaujímá ústřední místo v energetické bilanci živoč. buňky a spotřebuje až 30% všeho ATP v buňce Na/K se podílí na zamezení vstupu Cl - do buňky tím, že pomáhá udržovat membránový potenciál pokud dojde k zastavení Na/K pumpy, proniknou Na + a Cl - do buňky a tím poruší osmotickou rovnováhu, to vede k nabobtnání a prasknutí buňky K-27

35 GLUKOSO-SODNÝ TRANSPORT Na + glu koncentrační spád glukósy gradient elektrochem. potenciálu Na + Na + glu Na + glu Transport přes membránu, který využívá toku Na + dovnitř po elektrochemickém gradientu k pohonu přenosu dalších látek - glukosy do buňky. Přenos glukosy ze střeva k buňkám bez spotřeby ATP. Zajišťuje přenos glukosy ze střeva i v případě, že je koncentrace glukosy vyšší v buňce než ve střevě. Přenašeč glukosy je poháněn gradientem Na +. Přenašečový protein je otevřený do extracelulárního prostoru. Na + a glukosa se na přenašeč váží stejně dobře, ale přenašeč je účinný až po navázání obou látek. K-28

36 Shrnutí: pohyby a rozložení iontů v buňce Na + K+K+ K+K+ Cl - P-P- Na + K+K+ K+K pasivní transport aktivní transport K-29


Stáhnout ppt "CO 2 voda kyslík A. Membranový transport z hlediska fyzikálního + ++ - - - - - + + + + - + glycerol Mastné kyseliny difůze / osmóza KANÁL usnadněná difůze."

Podobné prezentace


Reklamy Google