Jan Zámečník, 7. kruh

Obsah prezentace 1)Obecně o pumpách 2)ATPáza 3)Na + /K + ATPáza 4)Další důležité ATPdip

Když se řekne „pumpa“…

Pumpa je v buněčné biologii označení pro protein nejčastěji na buněčné membráně, který umožňuje aktivní transport některých částic, zejména různých iontů. Pro pohon pump se velmi často spotřebovává molekula adenosintrifosfát (ATP) a takové pumpy jsou pak nazývány ATPázy. Díky buněčným pumpám se vytváří určitý gradient. Když se v biologii řekne „pumpa“… Obr. 1

ATPáza = adenosin trifosfatáza - katalyzuje hydrolýzu ATP na ADP a fosfát (případně hydrolýzu ATP na AMP a pyrofosfát) - součást spousty proteinů spotřebovávajících energii - často se jmenuje podle podle iontu, který je nutný k její aktivaci Obr. 2

Základní ATPdip - Na + /K + ATPáza (nejdůležitější) - Ca 2+ ATPázy - H + -K + ATPáza - V-ATPáza (protonová) - F-ATPáza (= ATP syntáza)

Na + /K + ATPáza = Na + /K + pumpa = Sodíko-draslíková aktivovaná adenozintrifosfatáza; P-typ - nejdůležitější pumpa pro udržení biochemické rovnováhy buňky - spotřebuje 24 % buňkou vytvořené energie (až 70 % u neuronů) → velká část bazálního metabolismu - inhibitor: ouabain

- antiport: 3 Na + za 2 K + (→ vazebný poměr 3:2) - heterodymer (α a β podjednotky) Jednotlivé kroky: 1) Vazba 3 Na + → aktivace místa pro ATP 2) ATPáza rozštěpí ATP → změna konformace 3) Na + a TDP se uvolní, fosfát drží konformaci 4) Vazba 2 K + → změna konformace 5) uvolnění P a K + → … Obr. 2

Regulace Na + /K + ATPázové aktivity - druhý posel (cAMP, DAG,…) - hormony štítné žlázy, Aldosteron (→ genom → produkce) - inhibitor: ouabain - ledviny: blokování dopaminem → fosforilace → ↓ Na + - zvýšení aktivity díky G-aktinu cytoskeletu

Ca 2+ ATPáza - P-typ; dva základní druhy: - PMCA (na vnější membráně) - SERCA (na sarkoplazmatické m.) - PMCA vyčerpává Ca 2+ z buňky (signalizace!) - SERCA odčerpá Ca 2+ po ukončení kontrakce

Obr. 3

= V-ATPáza = „protonová pumpa“ - samostatný přenos protonů → ↓pH - na membráně organel (endozómy, lysozómy, acrozóm...) - buňky kanálků (pro reabsorbci hydrogen- uhličitanů), osteoklasty, makrofágy, spermie, neutrofilní granulocity, buňky TS, často nádorové buňky H + ATPáza

Obr. 4

H + /K + ATPáza = „protonová pumpa“; P-typ - hlavní protonová pumpa parietálních buněk žaludku - zodpovědná za nízké pH - antiport s K +

ATP syntáza = F-ATPáza = F 1 -F 2 ATPáza - taktéž často řazena mezi ATPázy, za fyziologických podmínek ale ATP syntetizuje! - je nejdůležitějším zdrojem ATP (95 %) - nachází se na vnitřních membránách mitochondrií, využívá gradientu protonů - POZOR!: Při převrácení napětí na membráně začne ATP-syntáza pumpovat protony zpět za rozkladu ATP!

Obr. 5

Děkuji za pozornost! A ať vám pumpy dobře slouží!

Informační zdroje Ganong, F. W.: Přehled lékařské fyziologie, Grada, Praha, Seznam obrázků: ATPsynthase_labelled.png 6-

Obr. 06