Membranski potencijal I pH

Transportni sistemi membrana

Integrisani membranski (transmembranski) proteini “španovanje” membrane Mogu se smatrati enzimima, (vektorska aktivnost, supstratna specifičnost, snižavanje energije aktivacije)

Uniport

– transport molekula kroz membranu od drugih molekula

Simport

– obavezni simultani transport dva istom smeru

Antiport

– razmena molekula nezavisno molekula u

Elektro-neutralni transport

– nenaelektrisane čestice, antiport jona istog naelektrisanja, simport jona suprotnog naelektrisanja

Elektrogeni transport

– dolazi do neto transporta naelektrisanja

Primarni aktivni transport

– vektorski transport koji je direktno skopčan sa hemijskom ili fotohemijskom reakcijom

Sekundarni aktivni transport

– koristi protonsku motornu silu, odnosno elektrohemijski gradijent preko membrane

Kategorije membranskih transportera

•

Jonske pumpe

– elektro-neutralne i elektrogene, najčešće katalizuju uniport •

Kotransporteri

– H + ide niz elektrohemijski gradijent, drugi jon ili organsko jedinjenje uz gradijent •

Jonski kanali –

pasivni transport niz gradijent •

ABC transporteri –

Jonske pumpe - ATPaze

•

H + - ili Ca ++ - ATPaze 3 tipa protonskih ATPaza F o F 1 ATPaze – membrana tilakoida i unutrašnja membrana mitohondrija (i bakterijske membrane) V ATPaze – tonoplast i lizozomi P ATPaze – plazma membrana biljaka i gljiva

F-ATP-aze

F 0 -F 1 ATP-aze, ATP sintaze, reverzne ATP-aze •

1961 Hemiosmotska hipoteza - PMF

•

Dekuplujući agensi

•

Striktna regulacija aktivnosti – svetlošću i ∆pH/Vm

•

Reverzibilni molekularni motor Striktna regulacija aktivnosti – svetlost i ∆pH

V-ATP-aze

tpATP-aze

Stimulator Inhibitor Cl NO 3 -, bafilomicin A

P-ATP-aze

Plazma membranske; E 1 -E 2 ATP-aze, E-P ATP-aze

Fosforilacija protein kinazom uz Mg – E1P



konformaciona promena E2P uz otvaranje protonskog kanala



defosforilacija

Kompleksna regulacija aktivnosti Autoinhibitorni region (14-3-3 proteini) Stimulatori – auksini, fuzikokcin, lizofosfolipidi, svetlost Inhibitor – jon Vanadata

Ca

++

-ATP-aze

Plazma membrana, tonoplast, ER, ovojnica hloroplasta Održavanje niske koncentracije Ca++ Verovatno koriste ATP i PMF

H

+

-PP-aze –

Protonska neorganska pirofosfataza, elektrogena pirofosfataza Tonoplast i membrana nekih

Archaebacteria

Zahteva prisustvo K+ a Ca++ je inhibira Aktivnija od H+ ATPaze u mladim tkivima, a koristi pirofosfate nastale pri sintezi biopolimera

Generisanje transmembranskog potencijala • • • • ATPaze NAD(P)H dehidrogenaza Redoks sistemi Elektrogene pirofosfataze Važne uloge ATPaza • • • • Regulisanje pH Generisanje PMF (protonske motorne sile, proton motive force) PM – enzimske aktivnosti, sinteza ć.zida, povećanje volumena ć.(hormoni,pH), primanje jona i drugih supstanci, promene turgora (stome, nastije), regulacija ć-ciklusa, polarnost TP – enzimske aktivnosti/rastvorljivost soli, akumulacija raznih jedinjenja u vakuoli - neorganskih i organskih (malat, rezervni proteini semena) -i njihova mobilizacija po potrebi, održavanje turgora akumulacijom osmotski aktivnih supstanci

ABC-transporteri/pumpe

ATP-binding casette Petlja koja vezuje nukleotid i sadrži walker-ov motivom Inhibira je Vanadat, ne reaguje na bafilomicin Sekundarni metaboliti (flavonoidi, antocijanini), produkti katabolizma hlorofila, ksenobiotici, GS-konjugati Različita specifičnost

Prenosioci / translokatori /kotransporteri • Ne katalizuju skalarne reakcije • Pokazuju visoku specifičnost  veliki prenosioca • Pokazuju Michaelis-Mentenovu  promena konformacije kinetiku broj Pasivan transport – olakšana (katalizovana) difuzija - uniport - manja ili veća specifičnost za supstrat

Aktivan transport • Simport, antiport • Ping-pong i simultani • Depolarizacija membrane (u slučaju proton kuplovane translokacije • Visoka specifičnost za supstrat Dva pristupa: praćenje Vm intaktnih ćelija usvajanje na vezikulama (±pmf) Regulacija: transkripciona post-translaciona Kuplovanje sa Na + (NO 3 , K + )

Jonski kanali

Uniport, uvek u istom smeru Specifičnost za određeni jon /anjonski i katjonski kanali Voltažno-zavisni i ligand-zavisni Patch clamp Planarni lipidni dvosloj K+ kanali na PM (ulazni i izlazni) održavaju Vm Ca++ kanali imaju značajnu ulogu u transdukciji signala Malatni 2- kanal ima ulogu u sekvestraciji malata u vakuolu Integracija aktivnosti kanala omogućuje sofisticirani signalni sistem – otvaranje/zatvaranje stoma, plava i crvena svetlost, elicitori – svi izazivaju brze tranzientne promene Vm

Regulacija pH

pH citosola je oko 7 NH4+, CO2, NO2, SO2 – snižavaju pH NO3- povišava pH Promena pH utiče na sve procese (enzimske reakcije) pH stat sistem Biofizićki pH stat – P-ATPaze Biohemijski pH stat – sinteza i razgradnja malata

Respiracija