Biológiai membránok A citoplazma membrán funkciói: Biológiai membránok és membrántranszport térrészek elválasztása (egész sejt, organellumok) transzport jelátvitel Milyen a membrán szerkezete? lipidek (40-60 %) fehérjék (30-50 %) szénhidrátok (10%) Milyen a membrán szerkezete? lipid kettısréteg, hidrofil/hidrofób részek fehérjék: integráns, perifériás szénhidrátok extracelluláris oldal perifériás fehérjék transzmembrán fehérje integráns fehérjék
Milyen a membránt felépítı foszfolipidek általános szerkezete? A foszfolipidek amfipatikus molekulák poláros feji rész (hidrofil) Foszfolipidek aggregációja vizes közegben apoláros farokrész (hidrofób) A membrán fázisállapotai T<T m, gélszerő állapot, a zsírsav láncok szorosabb pakolódása korlátozott molekuláris mozgások és diffúzió T>T m, folyadékszerő állapot, a zsírsav láncok lazább pakolódása, intenzívebb molekuláris mozgások és szabadabb diffúzió T m : fázisátalakulási, vagy olvadási hımérséklet Milyen tényezık befolyásolják a membrán fluiditását? zsírsavláncok hossza: rövidebb láncok gyengébb kölcsönhatás - T m telítetlen zsírsavak mennyisége: kettős kötés - törés a láncban gyengébb kölcsönhatás - T m koleszterin mennyisége a koleszterin egy szteránvázas lipid, mely szükséges alkotóeleme a plazmamembránnak kettős hatás: T m alatt fluidizál, fölötte csökkenti a kettős hatás: T m alatt fluidizál, fölötte csökkenti a fluiditást, merevebbé teszi a membránt
A membránban végbemenı molekuláris mozgások és azok vizsgálata lipidek: DPH fluoreszcencia polarizáció v. anizotrópia fluiditás A membrán dinamikája Frye és Edidin-féle sejtfúziós kísérlet fehérjék: FRAP Single Particle Tracking Fluorescence Correlation Spectroscopy Singer és Nicolson-féle folyadék-mozaik membrán-modell: a folyékony lipid-tengerben szabadon úsznak a fehérjék Részben igaz, de valójában a membrán struktúrája ennél bonyolultabb: Lipid tutajok (raftok vagy DIG-mikrodomének) Speciális összetételű (magas szfingolipid, glikolipid és koleszterin tartalmú), fehérjéket is magában foglaló membrándomének (detergens inszolubilis glikolipid-mikrodomén) Membránfehérjék eloszlása és annak megjelenítése Immunofluoreszcenciás jelölés: mikroszkópos technikákkal fluoreszcens festékkel láthatók kisebb mikrodomének) Egyenletes eloszlás (csak más jelölt antitest kötődik a patch-ek fehérjéhez (foltképződés) Mi a raftok funkciója? β1 integr rin Kv1.3 K vβ 2 TCR/ CD3 p56 lck hdlg ZIP-1/2 PKC A raftok funkciója: membránfehérjék laterális szervezettségének biztosítása, bizonyos jelátviteli folyamatokhoz szükséges elemek együtt tartása, hogy kölcsönhathassanak egymással CD4/CD8 cap (sapka képződés)
Mitıl függ a molekulák membránon keresztüli diffúziójának sebessége? gázok Membrántranszport csökkenő permeabilitás kis töltetlen poláros molekulák víz urea etanol nagy töltetlen poláros molekulák glükóz ionok töltött poláros molekulák aminosavak ATP glükóz-6-foszfát A membrántranszport különbözı típusai passzív alacsonyabb koncentráció felé energiát nem igényel diffúzió elsődleges aktív aktív magasabb koncentráció felé energiát igényel Passzív transzport diffúzió: csak kis méretű és lipidoldékony molekulák jutnak át a membránon pl. szteroid hormonok, O 2 és CO 2 vvt-ben facilitált diffúzió a célmolekula átjutását segítő transzport fehérje közvetlen ATP felhasználás másodlagos aktív közvetett ATP felhasználás: egy másik molekula gradiensének energiájával szállítja a célmolekulát a célmolekula átjutását segítő transzport fehérje facilitált diffúzió: csatorna vagy karrier fehérje segítségével a gradiensnek megfelelően szelektív, telíthető, specifikusan gátolható pl. glükóz transzporter, ioncsatornák, vízcsatornák
Ionofórok Aktív transzport Az ionofórok kis, hidrofób molekulák, melyek ionokat képesek lipidoldékony komplexbe vinni, töltésük leárnyékolása révén, így segítve azok átjutását a membránon. Általában baktériumok/gombák termelik más, kompetáló mikroorganizmusok elpusztítására, így antibiotikus hatásuk van. Két fő csoportjuk: Csatornaképző ionofórok: a membránba épülve csatornákat hoznak létre az ionok számára Gramicidin, Nystatin Mobilis ion karrierek: gyűrűszerű molekulák, melyek kívül hidrofóbak és belül kötik az iont Valinomicin, Nonaktin, Monaktin, Nigericin, A23187, Ionomicin, CCCP közvetlen ATP felhasználás közvetett ATP felhasználás: egy másik molekula gradiensének energiájával szállítja a célmolekulát elsődleges aktív: a pumpafehérje ATP hidrolízisből nyert energiával juttat át ionokat a membránon a gradienssel szemben pl. Na + /K +, Ca 2+, H + pumpák másodlagos aktív: egy elsődleges aktív mechanizmus által létrehozott gradiensben tárolt energiát használja egy másik molekula gradienssel szemben történő transzportjához pl. Na + -glükóz vagy Na + /Ca 2+ kotranszport A transzport mechanizmusok osztályozása a transzport iránya alapján Hogyan mőködik és mi a funkciója a Na + /K + pumpának? facilitált diffúzió uniport szimport antiport másodlagos aktív egy ion/molekula egy irányban két/több molekula/ion együttes szállítása más pumpák ATP felhasználásával létrehozott gradiensében tárolt energiát hasznosítja szimport: Na + -glükóz bélhámsejtben antiport: Na + /Ca 2+ kicserélő (3:1) szívizomsejtben Na + és K + gradiensek fenntartása: membránpotenciál (elektrogén: 3 Na + /2 K +, diffúziós potenciál forrása) ozmotikus nyomás csökkentése energia másodlagos aktív transzporthoz
Glükóz felvétel a bél lumenbıl