Giao thông vận tải qua màng tế bào pdf

Giao thông vận tải qua màng tế bào Tầm quan trọng Tất tế bào có phân tử ion mà họ cần từ họ xung quanh dịch ngoại bào ( ECF ) Có lưu lượng truy cập không ngừng phân tử ion   vào khỏi tế bào thông qua màng o Ví dụ: đường , Na + , Ca + Ở sinh vật nhân chuẩn tế bào, vận tải ngồi màng ngăn bao quanh tế bào chẳng hạn hạt nhân , mạng lưới nội chất , ty thể o Ví dụ: protein, mRNA , Ca + , ATP Hai vấn đề xem xét: Nồng độ tương đối Các phân tử ion di chuyển cách tự nhiên xuống) tập trung họ gradient (tức là, từ vùng cao để khu vực thấp nồng độ khuếch tán Các phân tử ion di chuyển với gradient nồng độ họ, trình này, gọi hoạt động vận tải , địi hỏi chi phí lượng (thường từ ATP ) Lipid bilayers không thấm nước cho hầu hết phân tử cần thiết ion Các bilayer lipid thấm vào nước phân tử số khác nhỏ, Không thu, phân tử oxy (O ) lượng khí carbon dioxide (CO ) Những khuếch tán tự tế bào Sự khuếch tán nước qua màng huyết tương có tầm quan trọng để tế bào mà đặt tên đặc biệt: thẩm thấu Lipid bilayers không thấm vào:  ion K + , Na + , Ca + (được gọi cation bị điện trường mà họ di chuyển phía cực âm [các-sạc điện cực âm]) o Cl - , HCO - (được gọi anion , họ di chuyển phía cực dương [các-sạc điện cực dương]) nhỏ ưa nước phân tử giống glucose đại phân tử protein RNA o   Trang kiểm tra xem ion phân tử nhỏ vận chuyển qua màng tế bào Việc vận chuyển đại phân tử qua màng mô tả Endocytosis Giải vấn đề Cơ chế theo tế bào giải vấn đề vận chuyển ion phân tử nhỏ màng họ:   Tạo điều kiện khuếch tán Màng protein tạo lỗ rỗng chứa đầy nước thông qua ion số phân tử ưa nước nhỏ vượt qua cách khuếch tán Các kênh mở (hoặc đóng) theo nhu cầu tế bào Hoạt động vận tải Protein xuyên màng, vận chuyển gọi là, sử dụng lượng ATP để lực lượng ion phân tử nhỏ thông qua màng tế bào chống lại gradient nồng độ họ Liên kết với điều trị định lượng thay đổi lượng tự tham gia vào khuếch tán tạo điều kiện vận chuyển tích cực Tạo điều kiện khuếch tán ion Tạo điều kiện khuếch tán ion diễn thông qua protein, hội đồng protein, nhúng vào màng huyết tương Những protein xuyên màng hình thành kênh chứa đầy nước thơng qua ion chuyển xuống gradient nồng độ Các kênh truyền màng tạo điều kiện cho phép phổ biến mở đóng cửa Họ cho "cổng" Một số loại kênh ion có cổng:     ligand-gated máy móc-gated điện áp-gated ánh sáng-gated Ligand-gated kênh ion Nhiều kênh ion mở đóng cửa để đáp ứng với liên kết phân tử tín hiệu nhỏ "phối tử" Một số kênh ion gated phối tử ngoại, số cách phối tử tế bào Trong hai trường hợp, phối tử chất vận chuyển kênh mở Phối tử bên Bên phối tử (được hiển thị xanh) liên kết với trang web bên ngoại kênh Ví dụ:   Acetylcholine ( ACh ) Các liên kết chất truyền thần kinh acetylcholin số khớp thần kinh mở kênh mà thừa nhận Na + bắt đầu xung động thần kinh co Gamma amino butyric acid ( GABA ) Ràng buộc GABA khớp thần kinh định - GABA A - hệ thống thần kinh trung ương thừa nhận Cl - ion vào tế bào ức chế tạo xung động thần kinh [ More ] Nội phối tử Nội phối tử liên kết với trang web protein kênh tiếp xúc với tế bào chất Ví dụ:   "Thứ hai sứ giả", giống chu kỳ AMP ( cAMP ) GMP vòng ( cGMP ), điều chỉnh kênh liên quan đến việc bắt đầu xung tế bào thần kinh phản ứng với mùi hôi ánh sáng tương ứng ATP cần thiết để mở kênh cho phép clorua (Cl - ) bicarbonate (HCO - ) ion tế bào kênh khiếm khuyết bệnh nhân xơ nang Mặc dù lượng giải phóng thủy phân ATP cần thiết để mở kênh, điều khơng ví dụ vận chuyển tích cực, ion khuếch tán thơng qua kênh mở sau gradient nồng độ họ Máy móc-gated kênh ion Ví dụ:   Sóng âm giống uốn lông mi dự vào tế bào lông tai mở kênh ion dẫn đến việc tạo xung động thần kinh não diễn dịch âm [ More ] Cơ biến dạng tế bào thụ thể kéo dài mở kênh ion dẫn đến việc tạo xung động thần kinh [ More ] Điện áp-gated kênh ion Trong gọi "kích thích" tế bào tế bào thần kinh tế bào , số kênh mở đóng cửa để đáp ứng với thay đổi phí (đo vơn) qua màng huyết tương Ví dụ: Khi xung xuống tế bào thần kinh, việc giảm điện áp mở kênh sodium phần tiếp giáp màng Điều cho phép dòng chảy Na + tế bào thần kinh việc tiếp tục xung động thần kinh [ More ] Một số 7000 ion natri qua kênh thời gian ngắn (khoảng phần nghìn giây) mà mở Điều học cách sử dụng kỹ thuật kẹp vá Các Clamp Patch Kỹ thuật Các thuộc tính kênh ion nghiên cứu phương tiện kỹ thuật kẹp vá  Một pipette tốt (với việc mở cửa khoảng 0,5 μm) ép với màng huyết tương  tế bào nguyên vẹn hay   màng plasma kéo khỏi tế bào chuẩn bị đặt giải pháp kiểm tra thành phần mong muốn Hiện dịng thơng qua kênh ion đơn sau đo phép đo cho thấy kênh hai hoàn toàn mở đóng cửa hồn tồn, có nghĩa là, tạo điều kiện khuếch tán qua kênh "tất cả-hoặc-không" Kỹ thuật cung cấp nhiều thông tin giá trị kênh ion mà nhà phát minh mình, Erwin Neher Bert Sakmann, trao giải Nobel vào năm 1991 Tạo điều kiện khuếch tán phân tử Một số, nhỏ ưa nước phân tử hữu cơ, giống đường, qua màng tế bào cách khuếch tán tạo điều kiện Một lần nữa, q trình địi hỏi protein xuyên màng Trong số trường hợp, - kênh ion giống - mẫu nước chứa đầy lỗ chân lông cho phép phân tử để vượt qua (hoặc ra) màng sau gradient nồng độ Ví dụ: Maltoporin Điều homotrimer màng ngồi E coli hình thức cho phép lỗ chân lông Disacarit maltose vài phân tử liên quan khuếch tán vào tế bào Một ví dụ khác: Màng plasma tế bào máu người màu đỏ có chứa protein xuyên màng có giấy phép phổ biến glucose từ máu vào tế bào Lưu ý tất trường hợp khuếch tán tạo điều kiện thông qua kênh, kênh chọn lọc , có nghĩa là, cấu trúc protein thừa nhận số loại phân tử thông qua Cho dù tất trường hợp tạo điều kiện khuếch tán phân tử nhỏ sử dụng kênh chưa chứng minh Có lẽ số phân tử chuyển qua màng tế bào thay đổi conformational hình dạng protein xuyên màng liên kết phân tử vận chuyển Trong hai trường hợp, tương tác phân tử vận chuyển vận chuyển tương tự nhiều cách tương tác enzyme chất Liên kết với thảo luận lượng học của-nền tương tác enzyme Hoạt động vận tải Hoạt động vận tải việc bơm phân tử ion thông qua màng chống gradient nồng độ họ Nó địi hỏi:   protein xun màng (thường phức tạp chúng) gọi vận chuyển lượng Các nguồn lượng ATP Năng lượng ATP sử dụng trực tiếp gián tiếp   Trực tiếp hoạt động vận tải Một số kết ATP trực tiếp vận chuyển sử dụng lượng thủy phân để lái xe vận tải hoạt động Hoạt động gián tiếp thông vận tải vận chuyển khác sử dụng lượng lưu trữ gradient bơm trực tiếpion Trực tiếp hoạt động vận chuyển ion thiết lập gradient nồng độ Khi điều thuyên giảm cách khuếch tán tạo điều kiện, lượng phát hành khai thác để việc bơm số ion phân tử Liên kết với phân tích định lượng trình Trực tiếp hoạt động vận tải Các Na + / K + ATPase Các tế bào chất tế bào động vật có chứa nồng độ ion kali (K + ) đến 20 lần so với dịch ngoại bào Ngược lại, dịch ngoại bào có chứa nồng độ ion natri (Na + ) khoảng 10 lần lớn so với tế bào Những gradient nồng độ thành lập vận động hai ion Và, thực tế, việc vận chuyển nhau, gọi Na + / K + ATPase, hai cơng việc Nó sử dụng lượng từ thủy phân ATP để  tích cực vận tải Na + ion tế bào  cho K + ion bơm vào tế bào Điều hoàn thành số chức quan trọng:  Nó giúp thiết lập mạng lưới phí qua màng plasma với nội thất tế bào tích điện âm bên ngồi Điều có tiềm nghỉ ngơi chuẩn bị tế bào thần kinh bắp cho việc truyền bá tiềm hành động dẫn đến xung thần kinh co  Sự tích lũy ion natri bên tế bào hút nước khỏi tế bào cho phép để trì cân thẩm thấu (nếu khơng sưng lên vỡ từ khuếch tán vào nước) Các gradient ion natri khai thác để cung cấp lượng để chạy nhiều loại máy bơm gián tiếp  Các vai trò quan trọng Na + / K + ATPase phản ánh thực tế gần phần ba lượng tất tạo ty lạp thể tế bào động vật sử dụng để chạy máy bơm H + / K + ATPase Các tế bào đỉnh dày bạn sử dụng máy bơm để tiết dịch vị Những tế bào vận chuyển proton (H + ) từ nồng độ khoảng x 10 -8 M tế bào để có nồng độ khoảng 0,15 M dịch dày (cho độ pH gần với 1) Nhỏ tự hỏi tế bào đỉnh nhồi với ty thể sử dụng số tiền lớn ATP họ thực điều này, triệu lần tập trung ba proton Các Ca + ATPases A Ca + ATPase nằm màng tế bào tất tế bào nhân chuẩn Nó sử dụng lượng cung cấp phân tử ATP để bơm Ca + ion tế bào Các hoạt động máy bơm giúp trì gradient lần tập trung 20.000 ~ Ca + từ bào tương (~ 100 nM) ECF (~ 20 mM) [ More ] Trong lúc nghỉ ngơi xương, có cao tập trung nhiều ion canxi (Ca + ) lưới sarcoplasmic bào tương Kích hoạt sợi cho phép số Ca + để qua tạo điều kiện khuếch tán vào tế bào chất mà gây co thắt [ Liên kết để thảo luận ] Sau co, Ca + bơm trở lại vào lưới sarcoplasmic Điều thực Ca + ATPase có sử dụng lượng từ phân tử ATP để bơm Ca + ion Bơm - định kiểu vận chuyển ion-P họ sử dụng chế giống nhau: thay đổi conformational protein chúng phosphoryl hóa thuận nghịch ATP Và ba máy bơm thực để chạy lùi Đó là, ion bơm phép khuếch tán trở lại thông qua màng tế bào phức tạp, tổng hợp ATP từ ADP phosphate vô ABC vận chuyển ABC (" A TP- B inding C assette ") vận chuyển protein xuyên màng mà   phơi bày miền ligand-binding mặt ATP-binding miền bề mặt khác Các miền ligand-binding thường bị giới hạn với loại phân tử Các ATP liên kết với miền cung cấp lượng để bơm phối tử qua màng Các gen người chứa 48 gene cho vận chuyển ABC Một số ví dụ:     CFTR - xơ nang màng dẫn điều chỉnh TAP , việc vận chuyển kết hợp với chế biến kháng nguyên [ Thảo luận ] việc vận chuyển tế bào gan sử dụng để bơm muối axit mật vào mật ABC vận chuyển mà bơm thuốc hóa học trị liệu tế bào ung thư làm giảm hiệu họ vận chuyển ABC phải có phát triển sớm lịch sử sống Các lĩnh vực liên kết ATP cổ , Eubacteria , sinh vật nhân chuẩn tất chia sẻ tương đồng cấu, ATP-binding "cassette" Gián tiếp hoạt động vận tải Gián tiếp hoạt động vận tải sử dụng dòng chảy xuống dốc ion để bơm số phân tử khác ion với độ dốc Các ion lái xe thường natri (Na + ) với độ dốc thành lập Na + / K + ATPase Symport Bơm Trong loại vận tải hoạt động gián tiếp, ion lái xe (Na + ) phân tử bơm qua máy bơm màng hướng Ví dụ:  Các Na + / đường vận chuyển Điều cho phép protein xuyên màng ion natri glucose vào tế bào với Các ion natri chảy xuống gradient nồng độ họ phân tử glucose bơm lên họ Sau natri bơm trở lại tế bào Na + / K + ATPase Liên kết bên Liên kết với hình ảnh động trình sản xuất đội cha trai John John Giannini Xin vui lịng cho tơi biết thư điện tử bạn tìm thấy liên kết bị hỏng trang tôi.)  Các Na + / vận chuyển glucose sử dụng để chủ động vận chuyển glucose ruột có ống thận trở lại vào máu Các mối quan hệ lượng cho q trình định lượng Liên kết để thảo luận      Tất axit amin vận chuyển tích cực, cho ví dụ ống thận vào máu, theo hướng symport máy bơm-natri [ Ví dụ ] hướng symport máy bơm-Sodium trở dẫn truyền thần kinh đến tế bào thần kinh trước synap [ khác ] Các Na + / iốt vận chuyển Điều bơm ion symporter iốt vào tế bào tuyến giáp (để sản xuất thyroxine) vào tế bào tuyến vú (để cung cấp em bé cần cho iốt) Các permease mã hóa operon lac E coli mà vận chuyển lactose thành tế bào Antiport Bơm Trong bơm antiport, ion lái xe (một lần nữa, thường natri) khuếch tán qua máy bơm theo hướng cung cấp lượng để vận chuyển tích cực số phân tử khác ion theo hướng ngược lại Ví dụ: Ca + ion bơm khỏi tế bào cách điều khiển máy bơm antiport-natri [ Link ] Antiport máy bơm không bào số nhà máy khai thác tạo điều kiện khuếch tán bên proton (tự bơm vào không bào H + ATPase )  cho việc vận chuyển vào hoạt động ion natri natri / antiport bơm proton cho phép nhà máy để cô lập ion natri khơng bào cà chua biến đổi gen mà overexpress natri / antiport bơm proton phát triển mạnh đất mặn mặn cho cà chua thông thường  cho việc vận chuyển vào hoạt động ion nitrat (NO - ) Một số di truyền bệnh kênh ion Ngày có nhiều bệnh nhân phát đột biến gen di truyền theo kênh mã hóa Một số ví dụ:    Chloride kênh bệnh o xơ nang ; o thừa hưởng xu hướng sỏi thận (gây loại khác kênh clorua so với liên quan đến bệnh xơ nang) Kali kênh bệnh o phần lớn trường hợp hội chứng QT dài , rối loạn di truyền nhịp đập tim; o một, thừa kế xu hướng bị động kinh trẻ sơ sinh; o kế thừa số loại điếc [ Thảo luận ] Sodium kênh bệnh o thừa hưởng xu hướng số loại co thắt cơ; o Liddle hội chứng Thiếu natri vận chuyển khỏi thận, kênh natri đột biến, dẫn đến tăng áp suất thẩm thấu máu tăng huyết áp (cao huyết áp ) Thấm thấu     Thẩm thấu thuật ngữ đặc biệt sử dụng cho khuếch tán nước qua màng tế bào Mặc dù nước cực phân tử, qua bilayer lipid màng huyết tương Aquaporins - màng protein hình thành kênh ưa nước - lớn thúc đẩy trình, khơng này, nước có thông qua Nước cách khuếch tán từ vùng cao để khu vực có nồng độ thấp Lưu ý điều liên quan đến nồng độ nước, không tập trung chất tan có nước Nước khơng vận chuyển tích cực, có nghĩa là, khơng di chuyển với gradient nồng độ Tuy nhiên, nồng độ nước thay đổi việc vận chuyển động chất tan cách chuyển động nước vào khỏi tế bào kiểm sốt Ví dụ: tái hấp thu nước từ ống thận trở lại vào máu phụ thuộc vào nước sau đằng sau việc vận chuyển tích cực Na + [ Thảo luận ] Hypotonic giải pháp Nếu nồng độ nước môi trường xung quanh tế bào lớn bào tương, môi trường cho Hypotonic Nước vào tế bào cách thẩm thấu Một tế bào máu đỏ đặt giải pháp Hypotonic (ví dụ, nước tinh khiết) nổ ("tán huyết") từ dòng nước Nhà máy tế bào tế bào vi khuẩn tránh bùng nổ môi trường xung quanh Hypotonic thành tế bào mạnh họ Điều cho phép tích tụ turgor bên tế bào Khi áp suất turgor với áp suất thẩm thấu, thẩm thấu hết Làm thận cá nước động vật lưỡng cư cho phép chủ sở hữu họ sống môi trường xung quanh Hypotonic họ Đẳng trương giải pháp Khi tế bào máu đỏ đặt dung dịch muối 0,9%, họ không đạt không bị nước cách thẩm thấu.Như giải pháp cho đẳng trương Các dịch ngoại bào (ECF) tế bào động vật có vú đẳng trương với tế bào chất họ cân phải tích cực trì số lượng lớn phân tử hữu hịa tan tế bào, khơng có mặt ECF Những phân tử hữu gây hiệu ứng thẩm thấu rằng, bồi thường, gây tế bào để có nhiều nước để sưng lên nổ số phận tránh cách bơm ion natri khỏi tế bào với Na + / K + ATPase Trương giải pháp Nếu tế bào màu đỏ đặt nước biển (khoảng 3% muối), họ bị nước cách thẩm thấu tế bào teo lại lên Nước biển ưu trương để bào tương họ Tương tự, mô nhà máy đặt nước biển, nội dung di động giảm từ thành tế bào cứng nhắc Điều gọi plasmolysis [ Liên kết với nhìn ] Nước biển trương cho ECF hầu hết vật có xương sống biển Để tránh nước nghiêm trọng, động vật (ví dụ, xương cá cá tuyết) phải  liên tục uống nước biển sau  người thâu thuế cách bơm ion mang họ cách vận chuyển tích cực Các lồi chim biển, vượt qua thời gian dài từ nước ngọt, rùa biển sử dụng thiết bị tương tự Họ, vậy, uống nước muối để chăm sóc nhu cầu nước họ sử dụng lượng trao đổi chất để người thâu th́ Trong mịng biển cá trích, hiển thị đây, muối tách hai tuyến vào đầu phát hành (trong giải pháp tập trung - mặn so với máu) bên ngồi thơng qua lỗ mũi Biển rắn sử dụng chế tương tự khử muối Làm thận lồi cá biển thích nghi với sống môi trường ưu trương Thẩm thấu quan trọng ! Một báo cáo tháng tư năm 1998 phát hành 23 The New England Journal of Medicine cho biết biến chứng đe dọa sống mà gây thiếu hiểu biết thẩm thấu  khối lượng lớn dung dịch albumin người 5% tiêm vào người trải qua thủ tục gọi plasmapheresis  albumin hòa tan dung dịch muối sinh lý (NaCl 0,9%) đẳng trương với huyết tương người (các phân tử protein lớn nhỏ albumin có hiệu lực thẩm thấu một) Nếu giải pháp 5% khơng có sẵn, dược sĩ thay pha lỗng thích hợp giải pháp albumin 25% Trộn phần giải pháp 25% với phần kết pha lỗng dung dịch 5% xác albumin Nhưng , nhiều trường hợp, chất pha lỗng sử dụng nước vơ trùng, khơng phải nước muối sinh lý SO , giải pháp kết mạnh mẽ Hypotonic với huyết tương người Các kết quả: quy mơ lớn, đe dọa tính mạng tán huyết bệnh nhân     ... xem ion phân tử nhỏ vận chuyển qua màng tế bào Việc vận chuyển đại phân tử qua màng mô tả Endocytosis Giải vấn đề Cơ chế theo tế bào giải vấn đề vận chuyển ion phân tử nhỏ màng họ:   Tạo điều... tán Màng protein tạo lỗ rỗng chứa đầy nước thông qua ion số phân tử ưa nước nhỏ vượt qua cách khuếch tán Các kênh mở (hoặc đóng) theo nhu cầu tế bào Hoạt động vận tải Protein xuyên màng, vận. .. gián tiếp   Trực tiếp hoạt động vận tải Một số kết ATP trực tiếp vận chuyển sử dụng lượng thủy phân để lái xe vận tải hoạt động Hoạt động gián tiếp thông vận tải vận chuyển khác sử dụng lượng lưu