Membrán, transzport. Tankönyv 3.1 és 3.2 fejezetei. Szabó Gábor, 2016

Átírás

1 Membrán, transzport Tankönyv 3.1 és 3.2 fejezetei Szabó Gábor, 2016

2 Kulcsszavak elektrokémiai gradiens lipid-víz megoszlási hányados fogalma és jelentősége Henderson-Hasselbach egyenlet (jelentése és jelentősége az amfifil vegyületek intracelluláris eloszlásának meghatározásában) facilitált diffúzió a membránon keresztül, példával passzív transzport közvetlenül ATP-t hasznosító aktív transzport és fajtái csatolt (másodlagosan aktív) transzport és fajtái Na/glükóz csatolt transzport Na/Ca csatolt transzport Na/K pumpa Ca-pumpa glükóz uniport P-típusú és V-típusú transzporterek

3 Lipid bilayer 5 nm A citoplazma membrán funkciói: barrier transzport jelátvitel Szárazanyagtartalmuk: % lipid % fehérje 10 % szénhidrát

4 glikokalix sejt kortex

5 Membrán fehérjék vvt: ~50 membrán fehérje

6 ( Gram-negatív ) baktériumoknak két sejtmembránjuk van Külső membrán: porinok miatt permeabilis Belső membrán: transzporterek Lodish, Fig Alberts, Fig

7 Lipid szintézis, egyensúlyi lipid összetétel a különböző organellumokban Nagy különbségek! A mitokondriumokban bakteriális jellegű lipidek vannak Mit/ER/NE : alacsony koleszterin site of synthesis Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2008

8 Asymmetric lipid composition görbület 1. Lipid beépülés a citoplazmatikus lemezbe 2. flippázok /floppázok scramblase-k 3. retenció

9 Lipid shape and supramolecular organization (polymorphism). görbület Kai Simons, and Julio L. Sampaio Cold Spring Harb Perspect Biol 2011;3:a by Cold Spring Harbor Laboratory Press

10 Citoszolikus és exoplazmikus felszín

11 Mobilitás - és annak korlátozása klaszterizáció vagy molekuláris kerítések révén

12 *! Cell 2015 Transbilayer lipid interactions mediate nanoclustering of lipid-anchored proteins*.

13 Kapcsolat a sejtkortexszel - vvt

14 Membránok fluiditása - regeneráció képessége rso vvt ghost hipotónia normotónia iso

15 sejtkortex A sejt alakját meghatározza a citoplazma mutáció ES HS megváltozott morfológia Defects that interrupt the vertical spectrin interactions are the biochemical and molecular basis for hereditary spherocytosis (HS), whereas defects in horizontal interactions cause hereditary elliptocytosis (ES). BLOOD, 2008, 112(10)

16 Transzport

17 Membránon keresztül folyó transzportfolyamatok A membrán lehet : lipid kettősréteg (teljes) sejtmembrán A transzport energetikailag lehet: Passzív (egyszerű diff., a lipid 2-s rétegen v. csatornán át, v. uniport-mediált) Aktív (kapcsolt vagy pumpált) Transzportált anyagféleségek száma: uniport szimport, antiport A transzportált anyag lehet: vízoldékony zsíroldékony C R = C m aq > 1

18 A lipid kettősréteg átjárhatósága: *

19 Mesterséges membránok 5-8 nm CMC: Critical Micellar Concentration

20 Vezikulák és MBL-ek

21

22 Transzport mechanizmusok energetikai szempontból *

23 Karrier-mediálta (- passzív -) transzport uniport ionofór Valinomycin (a highly selective K + ionophore)

24 Aktív transzport formái Glükóz Na + szimport antiport P V F ABC

25 Intestinal glucose transport Mit várható a Na+/K+ pumpa gátlásakor?

26 Mitől egyirányú az intesztinális glükóz transzport? ~ 30% of total energy consumption in the cell!

27 Membránon keresztül folyó transzportfolyamatok A membrán lehet : lipid kettősréteg (teljes) sejtmembrán A transzport energetikailag lehet: Passzív (egyszerű diff., a lipid 2-s rétegen v. csatornán át, v. uniport-mediált) Aktív (kapcsolt vagy pumpált) Transzportált anyagféleségek száma: uniport szimport, antiport A transzportált anyag lehet: vízoldékony zsíroldékony C R = C m aq > 1

28 Membrán transzport fajtái transzportált S oldékonysága alapján: A. Hidrofil B. Hidrofób K C = C m aq > 1

29 Hidrofób molekulák transzportja Passzív transzportot befolyásoló tényezők 1. R (lipid / víz particiós coeff.) 2. i.c. partició - Henderson-Hasselbach egy. (amfifil anyagok) Aktív pumpák ABC (ATP binding casette) transzporterek (a) pumpa (b) csatorna (c) regulátor egyéb transzporterek

30 ~ minimális hatásos cc. 1. lipid-víz particiós coeff. meghatározza pl. az ált. anesztetikumok hatékonyságát ~ lipid/víz particiós koeff. gi/content/full/1/5/258 Membránban elért cc.

31 A fehérjék konformációja érzékeny a membránon belüli laterális nyomás eloszlásra

32 ion csatorna

33 lizoszóma ph 5 R-NH 2 R-NH 3 + R-NH 3 + R-NH 2 citoplazma ph 7 2. Particiós coeff. ph-függése (Henderson-Hasselbach) meghatározza az amfifil anyagok i.c. eloszlását pk: azon ph, melynél a neutrális és a töltött molekulák cc.-ja egyenlő

34 Daunorubicin distribution in cytoplasts Selwyn J. Hurwitz et al. Blood 1997;89: by American Society of Hematology

35 Live cells incubated simultaneously with MitoTracker Deep Red FM, LysoTracker Green DND-26, and Hoechst (Invitrogen TM )

36 Hidrofób molekulák transzportja Passzív mechanizmusok R (lipid / víz particiós coeff.) i.c. partició - Henderson-Hasselbach egy. Aktív pumpák: következő előadás ABC (ATP binding casette) transzporterek (a) pumpa (b) csatorna (c) regulátor egyéb transzporterek

37 Az ezt követő diák emlékeztető, vagy kiegészítőszemléltető anyagként szolgálnak

38 MW SDS gel electrophoretogram (SDS-PAGE) (vvt membrán fehérjék)

39

40 Scanning calorimetry T Q (hőfelvétel)

41

42 Z. Cournia,

43

44 Human NK cells readily form membrane nanotubes. Chauveau A et al. PNAS 2010;107: by National Academy of Sciences

45

46 Na + /Ca 2+ -exchanger: Science 2012 Feb 10;335(6069):686-90

47

48 Lateral pressure profile surfactants (felszínaktív anyagok)

49

50

51

52

53

54 A foszfolipidek többségének vázát glicerinvázhoz észterkötéssel kapcsolódó két szénatomot tartalmazó zsírsav lánc és egy negatív töltésű foszfátcsoport képezi. A foszfátcsoporthoz további poláros atomcsoportok kapcsolódnak, pl.: etanolamin, szerin (nettó negatív töltés!), kolin, inozitol

55 A glicerinváz helyett egy aminoalkohol van és a zsírsav az NH csoporton keresztül kötődik a szfingolipidekben (pl. szfingomielin)

56

57

58 A koleszterin molekuláknak számos fizikai funkciója van a membránban: * Immobilizálja a foszolipid molekulák első néhány szénhidrogén csoportját. Ez a lipid kettősréteget a deformációval szemben ellenállóbbá teszi és lecsökkenti a kis vízoldható molekulák permeabilitását a membránon át. Koleszterin nélkül a sejteknek sejtfalra lenne szüksége (l. baktériumok). * A koleszterin gátolja a fázis átalakulásokat a membránban: Tm alatt inkább fluidizál, felette stabilizálja a gélszerű doméneket.

59