Механизм действия Са2+-АТФазы: Рассмотрим основные принципы работы ионных насосов на примере

Общая характеристика ионных насосов. Опыт Уисинга

Механизм действия Са2+-АТФазы: Рассмотрим основные принципы работы ионных насосов на примере

Ионные насосы (помпы) – интегральные белки, которые обеспечивают активный перенос ионов против градиента концентрации. Энергией для транспорта служит энергия гидролиза АТФ. Различают Na+/K+ помпу (откачивает из клетки Na+ в обмен на К+), Ca2+ помпу (откачивает из клетки Ca2+), Cl– помпу (откачивает из клетки Cl–) и Н+ помпу.

В результате работы ионных насосов создаются и поддерживаются трансмембранные ионные градиенты:

• концентрация Na+, Ca2+, Cl– внутри клетки ниже, чем снаружи (в межклеточной жидкости);
• концентрация K+ внутри клетки выше, чем снаружи.

Активный транспорт веществ через биологичес­кие мембраны имеет огромное значение.

За счет активного транспорта в организме создаются разности концентраций, разности электрических потенциалов, давления, поддерживающие жизненные процессы, то есть с точки зрения термодинамики активный перенос удерживает организм в неравновесном состоянии, поддерживает жизнь, так как равновесие – это смерть организма. Существование активного транспорта веществ через биологические мембраны впервые было доказано в опытах Усинга (1949 год) на примере переноса ионов натрия через кожу лягушки (рис. 8).

Экспериментальная камера Усинга, заполнен­ная нормальным раствором Рингера, была разделена на две части свежеизолированной кожей лягушки. В опыте исследовали однонаправленные потоки ионов натрия через кожу лягушки в прямом и обратном направлениях.

На изолированной коже лягушки, разделяющей раствор Рингера, возникает разность потенциалов φвн – φнар (внутренняя сторона кожи положительна по отношению к наружной).

В установке имелось специальное устройство: электрическая батарея с потенциометром – делителем напряжения, с помощью которых компенсировалась разность потенциалов на коже лягушки: Δφ= φвн – φнар = 0, что контролировалось вольтметром.

Кроме того, концентрация ионов натрия с внешней и внутренней сторон поддерживалась одинаковой.

Рис. 8. Схема опыта Уисинга на коже лягушки. V – вольтметр для измерения разности потенциалов на коже лягушки, А – амперметр для измерения трансмембранного тока, Б – батарейка, П – потенциометр.

Суммарный поток ионов через мембрану должен был бы отсутствовать. Его наличие свидетельствовало бы о переносе ионов против перепада концен­трации, то есть об активном переносе.

Для доказательства этого в левую часть экспериментальной камеры были добавлены радиоактивные изотопы 22Na, а в правую – 24Na. 22Na распадается с излучением жестких γ-квантов, излучение 24Na фиксиро­валось по мягким β-лучам.

Было показано, что поток 22Na больше потока 24Na. О наличии тока в цепи свидетельствовали и показания миллиамперметра.

Эти экспериментальные данные неопровержи­мо свидетельствовали о том, что перенос ионов натрия через кожу лягушки не подчиняется уравнению пассивного транспорта.

Более того, оказалось, что суммарный поток ионов натрия исключительно чувствителен к факторам, влияющим на энергетический обмен в клетках кожи: наличию кислорода, действию разобщителей окислительного фосфорилирования, действию низких температур. Следовательно, речь должна идти об особом способе переноса ионов, названном впоследствии активным.

Позднее было установлено, что активный перенос ионов натрия в коже лягушки обеспечивается ионными насосами, локализованными в клетках базального эпителия. Работа насоса блокировалась специфическим ингибитором оуабаином.

Дальнейшие исследования показали, что в биологических мембранах имеется несколько разновидностей ионных насосов, работающих за счет свободной энергии гидролиза АТФ, – специальные системы интегральных белков (транспортные АТФазы) (рис. 9). Перенос ионов транспортными АТФазами происходит вследствие сопряжения процессов переноса с химическими реакциями за счет энергии метаболизма клеток.

Рис. 9. Активный перенос ионов транспортными АТФазами: I – схема К+-Na+- насоса в клеточной мембране, II – схема кальциевого насоса в мембране саркоплазматического ретикулума, III – схема протонного насоса во внутренней мембране митохондрий.

2.2. Na+/K+-АТФаза

Na/K-АТФаза представляет собой сложный белок, встроенный в наружную мембрану клетки и имеющий центры связывания для ионов натрия и калия, а также активный центр, где осуществляются связывание и гидролиз АТФ (рис. 10).

Функциональная единица фермента состоит из двух полипептидных цепей: большей (α-субъединицы) и меньшей (β-субъединицы), входящих в состав ферментного комплекса в соотношении 1:1.

Меньшая субъединица пересекает мембрану только один раз, в то время как большая – много раз, образуя 5 двойных петель, при этом оба конца пептидной цепи обращены в цитоплазму. Активный центр фермента также обращен в цитоплазму и доступен для цитоплазматического АТФ.

Центры связывания переносимых ионов локализованы в петле между второй и третьей спиралями, пронизывающими мембрану.

Таким образом, α-субъединица может выполнять функцию насоса независимо от β-субъединицы. Однако оба полипептида образуют компактную глобулу, насквозь пронизывающую мембрану. Та часть β-субъединицы, которая обращена во внеклеточную среду, несет на себе ковалентно присоединенные углеводные фрагменты.

По массе и наличию углеводов этот полипептид можно отнести к лектинам – мембранным гликопротеинам, которые отвечают за межклеточное узнавание и адгезию. В процессе белкового синтеза обе субъединицы встраиваются в мембрану одновременно. Существуют данные, согласно которым β-субъединица обеспечивает правильную ориентацию α-субъединицы в мембране.

Гидролизуя АТФ, чтобы обеспечить энергией активный транспорт ионов, Na/K-АТФаза осуществляет сложную многостадийную реакцию, в которой участвуют ионы натрия, калия и магния, а также АТФ. Фермент имеет лабильную структуру.

Он легко изменяет свою конформацию (так называют взаимное расположение и упаковку отдельных частей молекулы белка в пространстве) в зависимости от того, какой ион к нему присоединяется.

Уже в ранних исследованиях было показано, что в присутствии натрия фермент легко взаимодействует с АТФ, в результате чего терминальный фосфат АТФ переносится на карбоксил аспарагиновой кислоты белковой цепи, образуя фосфорилированный фермент (Е–Р, где Е обозначает молекулу белка-фермента, а Р – фосфорильный остаток). Фосфофермент является промежуточным продуктом АТФазной реакции.

Он может находиться в двух конформационных состояниях, условно обозначаемых как Е1 и Е2. Первая форма обладает повышенным сродством к ионам натрия, а вторая – к ионам калия. Переход между ними сопровождается изменением сродства белковой молекулы к переносимым катионам. В настоящее время цикл Na/K-АТФазы охарактеризован более подробно. Основные стадии можно описать следующим образом (рис.

11).

Когда фермент находится в состоянии Е1, он способен взаимодействовать с ионами натрия и АТФ с нутренней стороны мембраны. В результате фосфорилирования молекулы образуется E1P, а АДФ высвобождается из активного центра и возвращается в цитоплазму.

Фосфорилированный белок переходит в состояние, при котором ионы натрия не способны высвобождаться ни по внутреннюю, ни по внешнюю стороны мембраны – они недоступны для обмена, окклюдированы. Переход фермента в следующую стадию активируется ионами магния.

Хотя специальных центров связывания магния на молекуле фермента не обнаружено, его эффект очень важен – он заключается в ускорении перехода фосфорилированного фермента из конформации E1 в конформацию Е2.

Эта стадия отражает молекулярные перемещения отдельных частей белковой глобулы, связанные с непосредственным переносом ионов натрия через мембрану. Таким образом, этот процесс осуществляется синхронно с конформационным переходом E1 – Е2.

Вследствие этого окружение центра связывания ионов становится более гидрофобным, и ионы натрия диссоциируют от фермента по другую сторону мембраны, где с этим же центром связываются ионы калия. Калий подвергается такой же окклюзии, что и натрий, и в ходе этого процесса осуществляется перенос ионов калия через мембрану.

Конформационная перестройка, претерпеваемая белком при переходе E1 – Е2, обеспечивает перестройку ионных центров и последующее перемещение петли, содержащей центр связывания ионов, внутрь мембраны. Это приводит к изменению сродства к переносимым ионам и одновременно делает ионный центр доступным для внешней или внутренней среды.

Комплекс Е2Р отличается от своего предшественника тем, что окружение фосфатной группировки становится более гидрофильным и фосфат оказывается доступным для атаки молекулой воды. Происходят водный гидролиз Е–Р (дефосфорилирование фосфофермента) и высвобождение неорганического фосфата во внутриклеточную среду.

После этого ионы калия также диссоциируют от центра связывания, высвобождаясь в цитоплазму. Последняя стадия цикла одновременно подготавливает фермент для начала нового цикла – конформер Е2 превращается в конформер E1, вновь приобретающий способность взаимодействовать с ионами натрия.

Этот процесс ускоряется АТФ, повышающим сродство фермента к натрию и понижающим его сродство к калию.

Таким образом, за полный гидролитический цикл происходят выброс из клетки трех ионов натрия, обогащение цитоплазмы двумя ионами калия и гидролиз одной молекулы АТФ.

Так происходит активный транспорт ионов натрия из клетки и калия в клетку, а энергия АТФ тратится на оплату перехода фермента из одной конформации в другую.

Таким образом, в ходе ферментативного процесса перенос ионов натрия и калия осуществляется одним и тем же ионным центром фермента, последовательно изменяющим свое сродство к переносимым ионам при изменении конформации Na/K-АТФазы.

Ионные центры фермента расположены в петле между 2 и 3 α-спиральными участками фермента, пересекающими мембрану. Взаимодействие ионов с этими центрами обеспечивается благодаря координационным связям с атомами кислорода, принадлежащими дикарбоновым аминокислотам белка – аспарагиновой и глутаминовой.

В образовании координационных связей с ионами должны принимать участие 12 атомов кислорода карбоксильных групп дикарбоновых аминокислот белка.

Точная упаковка этой петли не установлена, однако в ее состав входят 15 дикарбоновых аминокислот, так что выбор групп для образования центра связывания ионов вполне достаточен.

Кислород способен осуществлять координационные взаимодействия с лигандами, образуя решетку одного из двух типов.

В одном случае получается рыхлая и доступная для молекул воды структура, а в другом атомы упакованы более плотно и не доступны для гидрофильных группировок. В первом случае ионный центр может связать три иона натрия, а во втором – два иона калия.

Этим и объясняется тот факт, что при гидролизе одной молекулы АТФ фермент обменивает три иона натрия на два иона калия (рис. 12).

Активность Na/K-АТФазы в клетке регулируется многими факторами. На первом месте стоят соотношение Na/K и доступность АТФ – это факторы так называемой краткосрочной регуляции активности.

АТФ в клетке, как правило, мало изменяется в нормальных условиях, хотя может резко снижаться при патологических нарушениях. В таком случае снижение уровня АТФ будет критическим для поддержания достаточной активности Na/K-насоса.

Соотношение Na/K в клетках зависит от многих факторов и, в свою очередь, является фактором, регулирующим функционирование Na/K-насоса.

2.3. Са2+-АТФаза

Кальциевые АТФазы, входящие в состав цитоплазматических мембран и внутриклеточных мембран, различаются по ряду свойств.

Все Са-АТФазы представляют собой мономерные белки, то есть состоят из единственной полипептидной цепи, но несколько различаются по молекулярной массе.

Так, Са-АТФаза саркоплазматического ретикулума имеет молекулярную массу 108 кД, а плазматическая Са-АТФаза – 120 кД. Лучше всего изучена Са-АТФаза саркоплазматического ретикулума поперечнополосатых мышц.

Рис. 13. Схематическое изображение везикулы саркоплазматического ретикулума со встроенной молекулой Са-АТФазы. Во внешнюю среду (цитоплазму) обращена головка фермента диаметром около 9 нм. С ней связываются АТФ и ионы кальция. Мембрану пронизывает канал, по которому, как полагают, кальций переносится при гидролизе АТФ. Более подробная схема строения фермента показана на рис. 15.

Механизм переноса ионов кальция.Каждый цикл переноса вклю­чает в себя как минимум три стадии:

1) захватит частицы с одной стороны мембраны,

2) перенес ее через мембрану (транслоцирование),

3) выпуск частицы с другой стороны.

Осуществление этих стадий сопряжено с расходом энергии, и, следовательно, одновременно что-то должно происходить с АТФ.

Сама молекула АТФ тоже должна быть захвачена (1) и гидролизована с запасанием энергии и расходом ее на перенос кальция (2), а продукты (АДФ и фосфат) должны перейти из связанного с ферментом состояния в водный раствор (3).

В каждом цикле фермент одновременно использует не один, а два субстрата (внутриклеточный кальций и АТФ) и образует три продукта: кальций, накопленный внутри везикул эндоплазматического ретикулума, АДФ и ортофосфат.

Усилиями многих ученых была в общих чертах расшифрована последовательность стадий при работе Са-АТФазы (рис. 14), которая включает в себя все перечисленные выше этапы. Работа насоса замечательна еще и тем, что стадии переработки АТФ как бы чередуются со стадиями переноса Са2+. Эти стадии перечислены ниже:

1. связывание двух ионов кальция на поверхности АТФазы, обращенной в цитоплазму (или наружу в изолированных пузырьках СР);

2. связывание на той же поверхности молекулы АТФ;

3. фосфорилирование белка (образование фосфофермента) и высвобождение АДФ;

4. высвобождение ионов кальция с поверхности АТФазы, обращенной внутрь пузырьков СР; связывание магния;

5. гидролиз фосфатной связи и отщепление ионов магния;

6. переход молекулы фермента в исходное состояние (центры связывания кальция оказываются опять на поверхности пузырьков СР).

Рис. 14. Последовательность стадий работы Са-АТФазы: 1 – связывание ионов кальция, 2 – связывание АТФ, 3 – образование фосфо-фермента, 4 – отщепление ионов кальция, 5 – гидролиз фосфо-фермента, 6 – возвращение фермента в исходное состояние. Остальные объяснения даны в тексте.

Связывание ионов кальция (1 стадия). К активному центру белка Са2+-АТФазы присоединяется 2 иона Са2+. Установлено, что каждый шестой центр связывания на поверхности молекул АТФазы занят ионами кальция при той чрезвычайно низкой (100 нМ) их концентрации, которая типична для внутриклеточного содержимого.

Связывание АТФ (2 стадия). На поверхности АТФазы имеются центры связывания для двух ионов кальция и одной моле­кулы АТФ, обладающие высоким сродством к субстрату.

Они взаимодействуют между собой, так как связывание Са2+ запускает гидролиз АТФ.

При этом было показано, что гидролиз АТФ начинается только после того, как оба иона кальция присоединятся к своим участкам связывания.

Фосфорилирование белка (стадия 3).Гидролиз АТФ осуществляется Са-АТФазой в три этапа. Вначале происходит связывание АТФ, затем фосфорилирование белка и отщепление АДФ и, наконец, гидролитическое расщепление белок-фосфатной связи и высвобождение ортофосфата.

Как известно, при гидролизе АТФ высвобождается большое количество энергии, благодаря чему связь между фосфатом и АДФ в молекуле АТФ называют макроэргической (богатой энергией).

Обратимость процесса фосфорилирования белка означает, что и связь фосфата с аспарагиновым остатком в фосфорилированном белке (на рис. 14 она обозначена знаком ~) тоже богата энергией, которая высвобождается при ее гидролизе.

Именно эта энергия и тратится на активный перенос ионов кальция.

Высвобождение ионов кальция (стадия 4).Высокоэнергетическая (способная передавать остаток фосфорной кислоты на АДФ) форма фосфорилированной АТФазы стабильна только в присутствии миллимолярных (то есть сравнительно высоких) концентраций ионов Са2+.

При меньших концентрациях Са2+ происходит вытеснение ионов Са2+ из Са-связывающих центров фосфофермента ионами Mg2+ (которые присутствуют в среде и без которых Са-АТФаза не работает), ионы кальция при этом выходят в окружающий раствор.

Эта стадия работы АТФазы (гидролиз ЕР) – важнейшая в цикле переноса ионов кальция и заслуживает пристального рассмотрения.

Вытеснение ионов Ca2+ из Са-связывающих центров высокоэнергетического фосфопроизводного белка ионами Mg2+ происходит, как выяснилось, не одномоментно, а в два этапа: сначала отщепляется кальций и только потом происходит гидролиз фосфатной связи (отщепление неорганического фосфата):

Перенос кальция через мембрану (транслокация).В везикулах саркоплазматического ретикулума молекулы Са-АТФазы ориентированы строго определенным образом, так что связывание ионов кальция и АТФ происходит с наружной стороны пузырьков, а высвобождение кальция – с внутренней.

Изучение связывания ионов кальция на разных стадиях работы Са-АТФазы показало, что в нефосфорилированном состоянии Са-связывающие центры АТФазы доступны для ионов Са2+ только с внешней стороны пузырьков и недоступны с внутренней.

После фосфорилирования фермента Са-связывающие центры становятся доступными с внутренней стороны и недоступными с внешней. Таким образом, фосфорилирование приводит к переносу центров связывания кальция через мембрану (транслокации).

Поскольку перенос ионов осуществляет белковая молекула, очевидно, какие-то ее части должны перемещаться или, как принято говорить, должно происходить изменение конформации белковой молекулы. Одновременно происходит изменение сродства центров связывания к ионам кальция.

Завершение цикла – гидролиз фосфофермента (стадии 5 и 6).Магниевый комплекс энзимфосфата быстро гидролизуется, и фермент приобретает свои исходные свойства (иными словами, восстанавливается исходная конформация ферментного белка).

При этом на поверхности фермента, обращенной наружу, вновь появляются центры связывания кальция с высоким сродством. Очевидно, что гидролиз Е-Р приводит, во-первых, к освобождению центров связывания от магния, а во-вторых, к их обратной транслокации (стадия 6).

При этом на поверхности фермента, обращенной наружу, центры связывания кальция приобретают вновь высокое сродство к этим ионам.

Таким образом, дефосфорилирование Е-Р приводит к пространственным перемещениям участка белковой молекулы и изменениям энергии связывания ионов точно так же, как и фосфорилирование АТФазы, но в противоположном направлении. Цикл работы фермента замыкается (см. рис. 14).

Строение Са2+-АТФазы.Многие ферменты получены в виде кристаллов, и на ос­новании рентгеноструктурного анализа воссоздана их подробная пространственная структура, а подчас и структура их комплексов с субстратами и ингибиторами.

К сожалению, транспортные АТФазы, нерастворимые в воде и работающие в составе мембран, не удается получить в виде настоящих кристаллов.

Тем не менее, многое об их структуре все же известно, включая последовательность аминокислот в полипептидной цепи, локализацию мест связывания ионов и АТФ в полипептидной цепи и расположение определенных участков цепи по отношению к мембране.

На рис. 15 приведено схематическое изображение Са-АТФазы саркоплазматического ретикулума скелетных мышц.

Фермент пронизывает мембрану 11-ю α-спиральными участками, большая часть которых соединена снаружи короткими полипептидными связками, за исключением двух протяженных гидрофильных (то есть хорошо растворимых в воде) петель на стороне цитоплазмы.

Более короткая петля расположена между α-спиралями М2 и МЗ, более длинная – между α-спиралями М4 и М5. Длинная петля содержит АТФ-связывающий участок, включающий остаток аспарагиновой кислоты, к которому присоединяется фосфат.

Связывание ионов Са2+ происходит на участке, образованном малой петлей (между α-спиралями М2 и МЗ), возможно с участием аминокислотных остатков, прилежащих к спиралям Ml и М4. В местах связывания собрано несколько остатков аспарагиновой кислоты, несущих отрицательные заряды.

Предыдущая123456789Следующая

Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 3097; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/3-77370.html

1_2 Транспортные механизмы мембраны

Механизм действия Са2+-АТФазы: Рассмотрим основные принципы работы ионных насосов на примере

Транспортёры мембраны – АТФазы

Ионные каналы

Транспортные структуры мембраны – это специальные белковые структуры, встроенные в мембрану и обеспечивающие трансмембранный транспорт, т.е. перенос веществ через мембрану.

Мы уже сказали в предыдущем разделе 1_1 Строение клеточной мембраны, что многие вещества могут проходить сквозь клеточную мембрану самостоятельно, за счёт простой диффузии. Они “автоматически” перемещаются из зоны своей повышенной концентрации в зону пониженной концентрации, т. к.

стремятся уравнять свою концентрацию по обе стороны мембраны. Так обычно ведут себя все вещества в растворах: они стремятся равномерно распределиться по всему объёму жидкости, пытаясь преодолеть разделяющую раствор на отсеки преграду.

В принципе, любая молекула может пройти через липидный бислой клеточной мембраны, потому что составляющие его молекулы липидов сохраняют некоторую подвижность относительно друг друга и могут временами раздвигаться в стороны, пропуская различные вещества.  Однако скорость такой пассивной диффузии, т.е.

перехода вещества через мембрану из области с большей концентрацией в область с меньшей, может сильно различаться для разных веществ. Для многих веществ диффузия занимает столь длительное время, что можно говорить о практической непроницаемости для них мембраны.

Скорость диффузии различных веществ через мембрану зависит главным образом от размера их молекул, электрического заряда (полярности) и их относительной растворимости в жирах.

Легче и лучше всего через мембрану пассивно проникают жирорастворимые неполярные мелкие молекулы.

Так, легче всего с помощью  простой диффузиейпроходят через мембрану малые неполярные молекулы, такие как О2, стероиды, тиреоидные гормоны, а также жирные кислоты. Несколько медленнее диффундируют через липидный слой малые полярные незаряженные молекулы: СО2, NH3, Н2О, этанол, мочевина.

Диффузия глицерола идёт уже значительно медленнее, а глюкоза практически не способна самостоятельно пройти через мембрану. Для всех заряженных молекул, независимо от размера, липидная мембрана практически непроницаема.

Таким образом, свободно проникать сквозь мембрану в клетку и обратно могут только жирорастворимые вещества, способные растворяться в жировом (липидном) слое мембраны. Транспорт других веществ через мембрану требует особых механизмов.

Какие же вещества необходимо протаскивать через мембрану «насильно»? Это  все полярные молекулы, не растворимые в жирах: молекулы воды, ионы (электролиты), а также более крупные молекулы питательных веществ, таких как глюкоза и аминокислоты.

Для транспорта в клетку веществ, слабо способных к диффузии через липидный слой мембраны, необходимы специальные транспортные структуры

Виды транспортных структур мембраны:

1. Ионные каналы – это специальные молекулярные трубочки с порами (дырочками) в мембране, образованные канальными белками, позволяющие ионам проходить через мембрану в обоих направлениях: как внутрь, так и наружу. Ионные каналы могут открываться при определённых условиях, в этом случае они являются управляемыми этими условиями.

2. Транслоказы, – специальные мембранные белки, облегчающие переход вещества через мембрану за счёт своего временного связывания с диффундирующим веществом. Не требуют энергии, работают в обоих направлениях в зависимости от концентрации переносимого вещества.

3. Транспортёры – белковые структуры, насильно протаскивающие определённые вещества сквозь клеточную мембрану в определённом направлении с затратами энергии. Ионные насосы – это транспортёры ионов.

По способу использования энергии для своей работы транспортёры можно разделить на “симпортные” и “антипортные”.

Симпортные транспортёры используют совместный транспорт в одном направлении двух веществ: одно из них должно иметь большую потенциальную энергию для движения через мембрану.

Например, симпорт в клетку с помощью ионов натрия глюкозы,  или симпорт ионов кальция с помощью ионов натрия. Антипортные транспортёры (обменники) используют встречный транспорт двух веществ с разной потенциальной энергией диффузии. Так работает, например, натрий-калиевый ионный насос.

Итак, перенос веществ через клеточную мембрану происходит различными путями.

Механизмы транспорта веществ через мембрану

1. Простая диффузия жирорастворимых (гидрофобных) веществ через жировой слой мембраны. Это пассивный процесс под действием градиента (перепада) концентрации вещества по разные стороны мембраны. (Смотрите видео 1: пассивный транспорт через мембрану).

2. Неуправляемая диффузия (неуправляемый пассивный перенос) водорастворимых веществ через постоянно открытые ионные каналы мембраны.

3. Управляемая диффузия (управляемый пассивный перенос) водорастворимых веществ через управляемые ионные каналы мембраны. (Смотри: Ионные каналы мембраны)

4. Активный транспорт водорастворимых веществ с помощью специальных белковых транспортных структур (транспортёров) за счёт использования энергии расщепления АТФ. (Смотрите видео 2: активный транспорт через мембрану).

5. Эндоцитоз крупных частиц за счёт образования мембранных пузырьков.

3: Эндоцитоз и экзоцитоз

4: Фагоцитоз (эндоцитоз) бактерий макрофагом

Как это происходит? Вот этот вопрос мы сейчас и рассмотрим.

анимация 5: Пассивный мембранный транспорт

6: Мембрана и транспорт веществ

7: Мембранный транспорт

1. Транспортёры мембраны – ферменты по имени АТФазы

Одна из самых главных транспортных структур мембраны — это фермент АТФаза (произносится как “а\тэ\эф\аза”). АТФазы разных видов транспортируют через мембрану ионы. Они переносят их как внутрь клетки, так и, наоборот, наружу.

Название АТФаза означает, что это фермент, нацеленный на расщепление АТФ, его полное название – аденозинтрифосфатаза.

Только не надо думать, что АТФаза существует в единственном варианте! В настоящее время уже обраружено множество различных видов транспортных АТФаз. Они схожи между собой по строению и механизму действия, но имеют разную специализацию, т.е.

каждый их вид перетаскивает через мембрану что-то своё.

В настоящее время достаточно хорошо изучены Na+/K+-АТФаза, Ca2+-АТФаза, H+-АТФаза, H+,K+-АТФаза, Mg2+-АТФаза, которые обеспечивают перемещение соответственно ионов Na+, K+, Ca2+, H+, Mg2+ изолированно или сопряжённо: например, Na+ сопряжённо с К+; Н+ сопряжённо с К+.

В чём принцип работы АТФазы?

Эти ферменты расщепляют АТФ и высвобождают химическую энергию, заключённую в молекулах АТФ. Эта освобождённая энергия тратится тут же на какую-то полезную работу.

Транспортные мембранные АТФазы тратят её на доставку определённого вещества на противоположную сторону мембраны «силой».

Различные АТФазы, встроенные в мембрану, выполняет функцию переносчиков для различных веществ и являются, таким образом, молекулярными транспортёрами, «насильно» переносящими вещества сквозь мембрану. Такой перенос называется активным транспортом.

Самой главной мембранной АТФазой по праву можно считать Na,K-АТФазу (натрий-калиевую аденозинтрифосфатазу).

По своей структуре она является представителем гетеродимерных АТФаз Р-типа.

Na,K-АТФаза образует в мембране «ионный натрий-калиевый насос», который разносит по разные стороны мембраны ионы Na+ и K+. Важно понять, что этот насос работает как обменник.

На внутренней стороне мембраны активный центр фермента (АТФазы) захватывает 3 иона натрия и выбрасывает их уже на внешней стороне. А выбросив ионы натрия наружу, АТФаза на их место захватывает снаружи 2 иона калия.

Затем фермент выворачивается внутрь клетки и перемещает ионы калия на внутреннюю сторону мембраны. Там он отпускает их, а вместо них опять захватывает 3 иона натрия.

При этом следует помнить, что, как истинный фермент, Na,K-АТФаза параллельно расщепляет АТФ, получая от этого энергию на свою транспортную деятельность.

Далее цикл повторяется.

Гипотеза работы Na,K-АТФазы рассмотрена подробнее здесь: Механизм натрий-калиевого насоса

Какие есть ещё АТФазы?

Н+,К+-АТФазы обеспечивают секрецию соляной кислоты париетальными клетками желудка. Они перемещают на наружную сторону мембраны ионы водорода, которые создают кислую среду в желудке.

Этот транспорт тоже работает по принципу обменника, т.к. меняет  внутриклеточные ионы водорода на внеклеточные ионы калия.

Кстати, в мембрану боковой и базальной поверхности этих клеток встроен хлорно-бикарбонатный анионообменни, через который анионы: Cl- вводятся в клетку в обмен на HCO3-

Н+-АТФаза растений обеспечивает поглощение из почвы солей корнями растений. Принцип действия тот же: обмен одних ионов на другие за счёт энергии, полученной из АТФ. Из клеток корня в почву выделяются ионы водорода Н+, а на их место в клетку переносятся ионы солей.

Протонная АТФаза грибка Neurospora crassa состоит из 920 аминокислот (источник: Hager et al. 1986).

Са2+-АТФаза саркоплазматического ретикулюма в мышечных клетках обеспечивает транспорт кальция из цитоплазмы мышечных клеток во внутриклеточные цистерны  для депонирования (запасания) кальция.

 Выводы

Специальные транспортные ферменты АТФазы, встроенные в клеточную мембрану, работают как транспортёры для различных веществ. Они насильно переносят вещества в клетку и из клетки. При этом АТФазы получают на свой активный транспорт энергию за счёт расщепления АТФ.

Активный транспорт веществ через мембрану клетки – это насильственный перенос вещества с затратой энергии. Он возможен даже против градиента концентрации вещества, т.е. из зоны пониженной концентрации в зону повышенной концентрации.

На рисунке справа – структура кальциевой АТФазы по Toyoshima et al. Nature 405 (2000) 647-655 PDB ID: 1EUL.pdb

 2. Транспортёры глюкозы

Глюкозные транспортёры– это белки, переносящие глюкозу через мембрану. Их называют белками-переносчиками, а также рецепторами глюкозы. Эти белки образуют гидрофильные трансмембранные каналы.

Глюкозные трнанспортёры делятся на две группы.

1. Na+-глюкозные ко-транспортёры (симпортёры). Эти транспортёры занимаются активным транспортом глюкозы с помощью ионов Na+ и их работа зависит от градиента концентрации натрия. Они работают только в почечных канальцах и кишечнике, обеспечивая всасывание глюкозы против градиента её концентрации.

2. Транспортные белки семейства ГЛЮТ. Они отличаются от сходных по функции белков, транспортирующих глюкозу через мембрану в кишечнике и почках, и обеспечивают облегчённую диффузию, а не активный транспорт. Белки ГЛЮТ обнаружены во всех тканях и их существует несколько разновидностей.

Все 5 типов ГЛЮТ имеют сходную первичную структуру и доменную организацию.

  • ГЛЮТ-1 (эритроцитарный тип) обеспечивает стабильный поток глюкозы в глиальные клетки мозга.
  • ГЛЮТ-2 (печёночный тип) обнаружен в клетках органов, выделяющих глюкозу в кровь. Именно при участии ГЛЮТ-2 глюкоза переходит в кровь из энтероцитов и печени. ГЛЮТ-2 участвует в транспорте глюкозы в β-клетки поджелудочной железы. В то же время ГЛЮТ-2 обеспечивает проникновение глюкозы из крови в клетки печени (гепатоциты) по механизму облегчённой диффузии. Там глюкоза превращается в активное вещество глюкозо-6-фосфат, участвующее в обмене углеводов, жиров и в энергообмене.
  • ГЛЮТ-3 (мозговой тип) обладает большим, чем ГЛЮТ-1, сродством к глюкозе. Он также обеспечивает постоянный приток глюкозы к клеткам нервной и других тканей.
  • ГЛЮТ-4 (мышечно-жировой тип) – главный переносчик глюкозы в клетки мышц и жировой ткани. Это единственный переносчик, регулируемый инсулином, поэтому мышцы и жировую ткань называют инсулинзависимыми тканями.
  • ГЛЮТ-5 (кишечный тип) встречается, главным образом, в клетках тонкого кишечника.

Влияние инсулина на транспортёры ГЛЮТ

Все типы ГЛЮТ могут находиться как в наружной мембране клетки, так и в цитозольных везикулах. ГЛЮТ-4 (и в меньшей мере ГЛЮТ-1) почти полностью находятся в цитоплазме клеток.

Влияние инсулина на такие клетки приводит к перемещению везикул, содержащих ГЛЮТ, к плазматической мембране, слиянию с ней и встраиванию этих белков-транспортёров в мембрану. После этого становится возможным облегчённый транспорт глюкозы в эти клетки. Скорость потребления глюкозы возрастает в 30-40 раз.

После снижения концентрации инсулина в крови транспортёры глюкозы снова перемещаются в цитоплазму, и поступление глюкозы в клетку прекращается.

8: Транспорт веществ в клетку

  9: Виды клеточного транспорта (англ.яз.)

© 2009-2018 Сазонов В.Ф. © 2009-2016 kineziolog.bodhy.ru © 2016-2018 kineziolog.su

Источник: http://kineziolog.su/content/12-transportnye-mekhanizmy-membrany

ПОИСК

Механизм действия Са2+-АТФазы: Рассмотрим основные принципы работы ионных насосов на примере
    И Na+-, К+-АТФазы МОЗГА В МЕХАНИЗМЕ ДЕЙСТВИЯ ПСИХОТРОПНЫХ СРЕДСТВ [c.107]

    Изучение возможных механизмов действия ПС на активность Ка -, К -АТФазы ферментных препаратов мозга [c.112]

    Следует отметить, что ионы Са могут участвовать в формировании метаболической компоненты клеток растений не только непосредственно (за счет работы Са -АТФазы плазмалеммы), но и косвенно, оказывая регуляторное влияние nia.

активность электрогенного Н+-насоса, представленного Н+-АТФазой. Медиатором регуляторного влияния выступает кальмодулин [369. 504]. Механизм действия комплекса Са —кальмодулин на Н -АТФазу плазмалеммы, согласно проведенным йсследованиям [704], выглядит следующим образом.

Са —кальмодулин изменяет активность Са -зависимой, кальмодулин-стимулируемой протеинкиназы последняя, в свою очередь, увеличивает уровень фосфорилирования белков плазматической мембраны, включая Н -АТФазу повышение уровня фосфорилирования сопровождается снижением активности Н -АТФазы. [c.45]

    Нельзя не упомянуть еще один важный аспект функциональной значимости Речь идет о механизме действия фитогормонов. Влияние фитогормонов на электрическую полярность мембран клеток растений хорошо известно (см. раздел 6). Оно связано прежде всего с их действием на системы первичного активного транспорта, в частности, на Н -АТФазу [202, 507]. Поскольку точкой приложения фитогормонов являются соответствующие рецепторные белки, то, как уже отмечалось выше (раздел 6), изменение активности №-АТФазы под влиянием зтих соединений носит не прямой, а опосредованный характер. Тем не менее именно сдвиг величины Д(ЬН+ на мембране составляет важное звено в механизме их действия. Причем если до недавнего времени основное внимание здесь уделялось химической компоненте Д(ГН, т.е. ДрН (“теория кислого роста”), то в последнее время все большее внимание начинает привлекать электрическая [c.85]

    Комбинированные измерения зависимости потока меченого натрия и окислительного обмена от напряжения дают возможность оценить величину изотопного взаимодействия в активном транспорте.

Наиболее надежные оценки, полученные в опытах с мочевым пузырем жабы, показывают, что (ю/ю ) < 1 в согласии с общепринятым механизмом действия АТФазы как переносчика в активном транспорте натрия.

[c.265]

    В гл. 4 вводится новая система координат, основанная на степенном преобразовании переменных.

И хотя многие ранее применяющиеся координаты также являются частным случаем степенного преобразования, исследование системы преобразования в общем виде оказалось полезным для разработки нового метода определения степенных параметров уравнения скорости.

Применение этого метода показано на примере Ыа, К-АТФазы в гл. 5 и 6. Авторы максимально сократили количество специальных экспериментальных данных по Ыа, К-АТФазе и привели только материал, необходимый для иллюстрации логики построения кинетической схемы работы фермента. Насколько это удалось — судить читателю.

Авторы надеются, что недостатки изложения не помешают получить представление о возможностях ферментативной кинетики в расшифровке механизма действия мембранных транспортных ферментов, и заранее благодарны за все критические замечания и пожелания. [c.6]

    Анализ кинетики АТФазной реакции и механизм действия некоторых ингибиторов и активаторов АТФазы [51, 52] [c.35]

    Введя такое ограничение, к Н+-АТФазам можно будет отнести несколько ферментов, отличающихся по структуре и механизму действия, но имеющих общую функцию. [c.122]

    Ка,К-АТФаза. На рис. 7.14 представлен механизм действия Ка,К-АТФазы (натриевого насоса). Присоединение к АТФазе трех ионов Ка (стадии 1 и 2) активирует фермент, и он катализирует расщепление АТФ, причем фосфатный остаток присоединяется к АТФазе.

В результате фосфорилирования фермента происходит изменение его конформации ионный канал закрывается с внутренней стороны мембраны и открывается с наружной (стадия 3) одновременно уменьшается (примерно в 10 раз) сродство центров связывания к иону Ка . [c.

209]

Рис. 7.14. Механизм действия Ма, К-АТФазы

    Но в сублетальных дозах он проявляет противоопухолевую активность. Механизм его действия еще не вполне ясен. Он связывается с Na+, – АТФазами чувствительных клеток нервной ткани, сердца, эритроцитов, в местах связывания образует поры в цитоплазматических мембранах, в результате чего клетки теряют К+ и Са + и погибают. [c.346]

    Задачи третьего типа могут решаться просто путем увеличения способности организма выполнять обычную для него работу активного переноса ионов (без изменения относительных скоростей этого переноса в различных направлениях). Превосходным примером этой стратегии может служить солевая железа морских птиц.

Решение проблемы связано здесь с эволюционной выработкой регуляторных механизмов, которые могут при надобности повысить работоспособность солевой железы, что достигается увеличением количества Ыа К -АТФазы, синтезируемой в железе в данное время (т. е. повышением ее общего содержания в железе).

Таким образом, механизмы, регулирующие стационарную концентрацию Ыа+К+-АТФазы, представляют, по-видимому, еще одну точку приложения действия эволюции. [c.165]

    Механизм биологического действия пиретроидов связан с деполяризацией натриевых каналов нервных мембран и специфическим выключением мембранных АТФаз. [c.141]

    Схема механизма сокращения следующая. Там, где актиновые и миозиновые миофиламенты перекрываются, миозиновые головки как крючки зацепляются за соседние Р-актиновые нити, образуя с ними поперечные мостики. Эти мостики загибаются, как пальцы, в одном направлении, протаскивая актиновые миофиламенты вдоль миозиновых.

Затем головки отделяются от актина, распрямляются, соединяются с новыми его участками, и цикл повторяется. При сокращении в каждый данный момент времени примерно половина головок тянет , а остальные возвращаются в исходное положение, что обеспечивает плавность процесса. Энергию для него дает АТФ.

Молекулы АТФ гидролизуются до АДФ и фосфата под действием АТФазы, содержащейся в миозиновых головках. Происходя- [c.386]

    Механизм энергетических процессов у метанобразующих бактерий еще не расшифрован, но общие принципиальные положения установлены.

Ясно, что получение энергии, по крайней мере при окислении Нг, сопряженном с восстановлением СОг, связано с функционированием электронтранспортной системы, включающей дегидрогеназы, переносчики электронов и редуктазы.

Перенос электронов приводит к образованию трансмембранного протонного градиента, разрядка которого с помощью мембранной АТФазы сопровождается синтезом АТФ.

Доказательством получения метанобразующими бактериями энергии в результате окислительного фосфорилирования служит подавление у них образования АТФ при действии разобщителей и ингибиторов АТФазы. Мало, однако, известно об электронных переносчиках. Не изучена организация дыхательной цепи и ее Н+-переносящих участков. [c.356]

    АДЕНОЗИНТРИФОСФАТАЗЫ (АТФ-фосфогидролазы, АТФазы), ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз АТФ с отщеплением от молекулы кош1евого остатка фосфорной к-ты и образованием аденозиндифосфата (АДФ). Мол. массы, субъединичиый состав, строение активных центров и механизм действия А. из разл.

источников существенно различаются. Аденозинтрифосфатазной активностью обладают мн. индивидуальные ферменты, а таюке комплексы, состоящие из неск. ферментов. В большинстве случаев А. активируются ионами и Са , в нек-рых-К и Na . К А. относят также ферменты АТФ-синтетазы, катализирующие наравне с синтезом АТФ его гидролиз.

[c.33]

    Эстрогены и прогестерон как бы взаимодополняют регуляторное влияние на обмен веществ, рост и развитие тканей и органов. Как правило, эффекты прогестерона возможны на фоне предварительного воздействия на ткани эстрогенов. Механизм действия этих проникающих в клетку гормонов связан с усилением матричного синтеза белков.

Так, например, эстрогены в печени усиливают синтез ряда специфических белков белков-переносчиков стероидных и тироидных гормонов, факторов свертывания крови И, VII, IX, X, субстрата ренина — ангиотензиногена, ЛПВП, ЛПОНП. Для эстрогенов характерны анаболический эффект и положительный азотистый баланс.

Как индукторы ферментов они активируют гликолиз, пентозофосфатный путь (восстановительные синтезы) ускоряют обновление липидов и выведение холестерина (атеросклероз реже развивается у женщин). Эстрогены оказывают тормозящее действие на Na , К+-АТФазу, в результате чего возникает деполяризация мембран миометрия, повышающая его возбудимость и сократимость.

Тормозящее действие прогестерона связано со стойкой деполяризацией мембран миометрия, в результате чего он не реагирует на медиаторы. [c.409]

    О возможных механизмах подавляющего действия ПС на Na+-, К+-АТФазу мозга. При исследовании кинетики ингибирования ферментативной активности под действием ПС было выявлено наличие конкуренции ПС с активирующими ферментную систему одновалентными ионами (табл. 1).

Следует отметить, что левомепромазин и хлорпромазин, обусловливающие наиболее сильное подавление Na -, К -АТФазной активности, конкурировали с обоими активирующими ионами. Остальные же изученные ПС (за исключением фенамина, конкурирующего с ионами калия) конкурировали только с ионами натрия.

Возможно, что особое поведение фенамина объясняется тем, что из всех изученных ПС только он является первичным амином. Однако прямых экспериментальных доказательств этого предположения пока не имеется.

Роль конкурентного ингибирования в качестве одного из возможных механизмов действия ПС иа Na -, К -АТФазу мозга может быть косвенно подтверждена наличием кооперативного связывания как активирующих одновалентных катионов, так и самих ПС с соответствующими участками АТФазы (табл. 1 и 2), что соответствует данным об аллостерической природе этого фермента (Тарве, Брехтлова, 1967 Robinson, 1970). [c.115]

    Вопрос о механизме действия сердечных гликозидов все еще не решен. Все они, по-видимому, действуют одинаково, различаясь лишь по эффективности при приеме внутрь, а также по длительности действия и активности.

Согласно наиболее широко принятой в настоящее время теории, сердечные гликозиды подавляют или замедляют активный транспорт ионов калия и натрия через клеточные мембраны, в том числе мембраны клеток сердца, путем ингибирования мембранной АТФазы.

Это приводит к накоплению натрия в клетках и потере калия, а также (вторичный эффект) к росту внутриклеточной концентрации свободных ионов кальция, что сопровождается повышением сократимости миофибрилл.

Эта теория находит подтверждение в результатах клинических наблюдений так, наиболее частой причиной непереносимости препаратов наперстянки служит диурез, приводящий к гипо-калиемии.

Гиперкальциемия часто усугубляет токсические реакции на препараты наперстянки, так как кальций- потенцирует их гипокалиемическое действие. Лучшим способом борьбы с аритмиями, возникающими при приеме сердечных гликозидов (если главное нарушение — самопроизвольные разряды в клетках сердечной мышцы), служит введение солей калия. [c.96]

    Под влиянием фитогормонов наряду с Н -АТФазой (или вместо нее ) может быть стимулирована также система активного транспорта Н. источником энергии для которой не является АТФ.

Такие данные были получены при исследовании молекулярного механизма действия фузикокцина 117]. Этой системой является, очевидно, редокс-цепь плазмалеммы.

В этой связи следует отметить, что в плазматических мембранах гипокотиля сои показано наличйе ауксин-стимулируемого НАДН-оксидазного комплекса [321]. [c.62]

    Механизм действия модификаторов трудно поддается классификации здесь есть агенты направленного действия (ЗН-реагенты тимерозал, этилмеркуриат, уксусный ангидрид), вещества, модифицирующие гидрофобные взаимодействия (диметилсульфоксид, олигомицин, дигитонин), специфический ингибитор На , /АТФазы уабаин ( строфантин О), препятствующий гидролизу фосфорилированного фермента. Гидролиз одним и тем же ферментом разных субстратов в различных условиях неодинаково чувствителен к модификаторам, что можно объяснить тем, что исследуемые частные реакции ферментативной активности осуществляются разными олигомерными состояниями Ка , К -АТФазы. [c.49]

    Ионный транспорт через селективные каналы. Классификация ионных каналов. Воротные механизмы действия потенциалзависимых ионных каналов. Структурно-функциональная организация ионных каналов мембран (потенциалзависимые калиевые, натриевые, кальциевые каналы).

Молекулярные основы функционирования систем первично-активного и вторично-ак-тиЬного транспорта. Структура, функциональные и физиш хи-мические свойства Ма+, К” – АТФазы и Са “-АТФазы. АТР как регулятор активного транспорта ионов На и К. Механизм сопряжения гидролиза АТР и Са -насоса.

Липидный контроль за меж субъединичными взаимодействиями в олигомерных ансамблях транспортных АТФаз. [c.283]

    Механизм действия и фармакодинамические эффекты. Омепразол ингибирует Н .

К -АТФазу в париетальных клетках желудка, тормозит поступление в клетки ионов водорода и, следовательно, блокирует заключительную стадию секреции соляной кислоты, что при-водит к торможению базальной и стимулированной секреции (независимо от природы раздражителя). После приёма 20 мг препарата эффект развивается в течение 1 ч и может сохраняться до 72 ч. [c.238]

    Важная роль мембран в синапсах обусловлена их непосредственным участием в основных процессах деятельности нейрона в возбуждении и торможении. Это проявляется в биоэлектрической активности мембран в поляризации, деполяризации и гиперполяризации. В мембранные процессы вовлекаются медиаторы и ферменты, которыми регулируется уровень медиаторов.

Характер взаимосвязи этих факторов иллюстрируют исследования, проведенные в нашей лаборатории Кометиани (1970, 1971).

Он изучил взаимосвязь действия ацетилхолинэстеразы и Na” , К -АТФазы — двух ферментных систем, обусловливающих генерацию биопотенциалов, и пришел к заключению, что механизм активного транспорта, который связан с работой Na” , К+-АТФазы, и деполяризацию, обусловленную действием ацетилхолина, нужно рассматривать как части единого механизма генерации биопотенциала. Связь между ними осуществляется с помощью ионов. Импульсация, вызванная возбуждением, освобождает ацетилхолин. Последний тормозит Na , К+-АТФазу, в результате чего прекращается активный транспорт и клетка деполяризуется. В это время на арену выступает ацетилхолинэстераза, которая быстро разрушает ацетилхолин, благодаря чему создаются условия для стимулирования Na+, К+-АТФазы, и поляризация клетки восстанавливается. Интересно отметить, что максимум торможения Na+, К+-АТФазы аце-тилхолином наблюдается тогда, когда активность Na” , К -АТФазы наибольшая. [c.14]

    Таким образом, приведеипые результаты могут быть оценены как дополнительное подтвернадение участия Na К АТФазы мозга в одном из нейрохимических механизмов транквилизирующего действия нейролептиков. [c.115]

    Механизм взаимодействия ПАВ с мембранными структурами сложный. Солюбилизирующее действие ПАВ объясняют гидрофобными взаимодействиями отдельных ПАВ с компонентами мембран, разрыхляющими мембраны и ослабляющими какие-то структурные связи, в результате чего компоненты мембран солюбилизируются.

Концентрации ПАВ, вызывающие активацию Mg ” “-, Na -, К -АТФазы, обладают лишь небольшим диспергирующим действием.

Имеется предположение, что активирующее действие ПАВ на ферменты клеточных мембран объясняется тем, что ПАВ способствуют раскрытию мембранных пузырьков, образующихся при фрагментации клеточных мембран (МяИег, 1971 Rostgaard, Meller, 1971).

После замыкания обрывков клеточных мембран может затрудняться доступ субстратов к активным центрам ферментов. ПАВ ликвидируют этот искусственно возникший барьер. Но при таком толковании действия ПАВ все же остается вопрос о самом механизме взаимодействия их с отдельными компонентами мембраны. [c.124]

    Принимая во внимание данные о влиянии К , ГАМК и других веществ на мембранную активность и на метаболические сдвиги в нервных клетках, можно предположить, что именно эти вещества выполняют роль информатора в мембранно-метаболическом взаимоотношении нейрона и нейроглии.

Интенсивность и направленность действия окислительных ферментов в нейроне и нейроглии должна быть обусловлена в первую очередь различием физико-химических свойств мембран.

Можно предположить, что сдвиги в функциональном состоянии нейронов транслируются на нейроглию специальными информаторами (К , ГАМК, ацетилхолин). При этом во всех случаях мембрана глии деполяризуется.

Возрастает активность экто-АТФазы глии (Hyden, 1962), облегчается выход метаболитов из глии, и в нейронах создаются условия для нормального функционирования. По всей вероятности, в этом и должен выражаться механизм обратной связи в системе нейрон—нейроглия. [c.136]

    Представлен краткий литературный обзор и анализ собственных экспериментальных материалов о возможных путях изменений Na+ и К+ на первичных этапах фоторецепторного акта в наружных сегментах палочек сетчатки.

Рассматриваются данные об изменениях под действием света проницаемости мембран дисков наружных сегментов к Na+ и К+, изменениях соотношения свободной и связанной форм ионов, изменениях объемов дисков и фотоиндуцированных изменениях Na+-, К+-АТФазы наружных сегментов.

Приведены собственные экспериментальные данные об особенностях (расположение ионных центров) Na+-, К+-АТФазы дисков наружных сегментов. Особое внимание уделено вопросу о возможном механизме передачи сигнала с мембраны диска на наружную мембрану рецептора. Рассматриваются гипотезы об участии иона Са и циклической формы АМФ в этом процессе.

В заключение приводятся собственные экспериментальные данные о влиянии циклического нуклеотида на выход Na+ и К+ из фоторецепторных мембран и связи 3 5 -АМФ с родопсином. Подчеркивается взаимосвязь между превращениями родопсина и циклической формой АМФ. Илл. — 7, табл. — 4, библ. — 53 назв. [c.212]

    Ионы металлов являются довольно специфичными активаторами. Часто для некоторых ферментов требуются ионы не одного, а нескольких металлов. Например, для фермента Ма , -АТФаза, который осуществляет перенос однозарядных катионов через клеточные мембраны, в качестве активаторов необходимы ионы магния, натрия и калия.

Активация ионами металлов осуществляется по разным механизмам. В некоторых ферментах они входят в состав каталитического участка. В ряде случаев ионы металлов облегчают присоединение субстрата к активному центру фермента за счет образования дополнительных связей.

Иногда ион металла соединяется с субстратом, образуя своеобразный металлосубстратный комплекс, который предпочтителен для действия фермента. [c.114]

    Эта реакция сильно сдвинута вправо за счет повышения трансмембранного АрН и движения анионов X и УО к внешней поверхности под действием сил трансмембранного электрического поля. На схеме (XXIV.5.1) природа X и У по-прежнему остается неизвестной.

Однако главный недостаток хемиосмотического принципа сопряжения состоит в том, что роль АрН здесь сводится лишь к пассивному фактору, сдвигаюш ему химические равновесия в системе реакций.

В самом деле, величина АрН в соответствии с представлениями классической термодинамики и кинетики определяет среднестатистическую вероятность, или среднее число актов переноса протонов между поверхностями мембраны, разделенными энергетическим барьером АрН+ [ср. (XIV.1.1)].

Однако само по себе значение АрН+ не раскрывает молекулярных механизмов процесса прохождения единичного протона через Н+-АТФ-синтетазу и синтеза АТФ в активном центре.

Иными словами, несмотря на успех хемиосмотической теории, доказавшей роль АрН в качестве движуш ей силы синтеза АТФ, одного лишь концентрационного градиента протонов недостаточно для понимания молекулярного механизма сопряжения. Необходимо принимать во внимание активную роль протонов, непосредственно взаимодействуюш их с макро-молекулярным комплексом Н -АТФазы. [c.220]

    Следовательно, ингибирование активного мембранного транспорта под действием ионизирующего излучения происходит в клетках различных типов, в разных условиях облучения в широком диапазоне доз. Предполагают, что сохранение жизнедеятельности клеток при дезактивации натриевого насоса связано с включением компенсаторных механизмов поддержания гомеостаза.

Например, в мембранах эритроцитов при торможении активности Ка % К -АТФазы активность Са -АТФазы превыюает контрольный уровень, а в плазматических мембранах печени увеличивается Мё -АТФазная активность. Известно, что Са и способствуют связыванию белков, в том числе АТФаз, с мембраной.

В липидных бислоях Са обеспечивает образование мостиков между фосфатидами, в результате которого упаковка липидной фазы становится более плотной и уменьшается проницаемость мембраны. Кроме того, после рентгеновского облучения животных в дозе 5 Гр обнаруживается повышение активности щелочной фосфатазы, связанной с плазматическими мембранами клеток печени мышей.

Щелочная фосфатаза — интегральный фермент плазматических мембран некоторых клеток —-участвует в активном транспорте ионов На” и К . [c.145]

    Такие различия в ответной реакции двух мембранных белков на воздействие физико-химических факторов (УФ-излучение, действие фосфолипаз) связаны с различиями в их локализации на мембране, в расположении их активных центров, в характере взаимодействия с ближайшими липидными молекулами и их химическим строением.

Однако экспериментальные данные, касаюш иеся возможности модуляции фоточувствительности мембранных ферментов, — Na” “, К+-АТФазы и ацетилхолинэстеразы, возможно, взаиморегулируемых субстратами их реакций, свидетельствуют в пользу представлений об обп] ности основных регуляторных механизмов функционирования для многих векторных ферментов биомембран. [c.172]

    Н протонирующий Шиффово основание, поглощается из цитоплазмы. Таким образом, под действием света бактериородопсин перебрасывает протоны с одной стороны мембраны на другую.

В результате работы циклического механизма, получившего название бактериородоп-синовой протонной помпы, при освещении по разные стороны мембраны возникает градиент концентрации протонов, достигающий 200 мВ, в создании которого участвуют электрический и химический компоненты.

Разрядка А[д.д+ с помощью Н+-АТФазы приводит к синтезу АТФ (рис. 95). [c.289]

    В гл. 4 на примере Са-АТФазы эритроцитов будет рассмотрен механизм активации кальцийзависимого мембранного фермента комплексом Км — Са +, а в гл. 7 представлено объяснение терапевтического действия фенотиазинов как психотропных агентов. [c.21]

    Альтернативный способ защиты эритроцита от кальциевой перегрузки (К. К. Wang et al., 1988) связан с активацией Са-АТФазы внутриклеточной Са-зависимой протеиназой — каль-паином.

Данный механизм может реализовываться в крайних ситуациях, когда концентрация Са + в клетке существенно превышает 10 М.

При такой необратимой модификации фермент утрачивает способность к регуляции под действием кальмодулина. [c.49]

Источник: https://www.chem21.info/info/1378923/

Medic-studio
Добавить комментарий