2. Транспорт через мембрану малых молекул. Унипорт и котранспортные системы.

Существует 2 основных механизма транспорта через мембрану малых молекул: пассивный и активный транспорт. В случае пассивного транспорта перенос веществ происходит по градиенту концентрации и не требует затрат энергии. В случае активного транспорта все наоборот: транспорт происходит против градиента концентрации и для него необходима энергия.

Транспортные белки различаются по:

-специфичности

-направлению транспортировки

-механизму работы

По механизму работы транспортные белки разделяются на каналообразующие белки и белки-переносчики.

Каналообразующие белки – трансмембранные белки, пронизывающие мембрану несколько раз насквозь, в результате чего внутри образуется полость, изолирующая переносимое вещество от липидного бислоя, что и обеспечивает саму транспортировку.

Принцип работы белков-переносчиков получил название «пинг-понг».

Таким образом, пассивный транспорт может осуществляться путем простой диффузии (физическая диффузия через липидный бислой, диффузия через каналообразующие белки) и путем облегченной диффузии (с помощью белков-переносчиков).

Активный транспорт происходит также с помощью белков-переносчиков. Но для их работы необходима энергия (АТФ или протонного градиента).

В ходе работы К+/Na+ насоса происходят конформационные изменения, напоминающие принцип “пинг-понг” за исключением того, что переходы индуцируются фосфолирированием и дефосфолирированием белка. На обеспечение работы этого насоса тратится довольно много энергии.

Экзаменационный билет №12

1. Строение и функции аппарата Гольджи. Внутриклеточная сортировка белков.

В электронном микроскопе видно, что аппарат Гольджи представлен мембранными структурами, собранными вместе в небольшой зоне (рис. 177). Отдельная зона скопления этих мембран является диктиосомой (рис. 178). В диктиосоме плотно друг к другу (на расстоянии 20-25 нм) расположены в виде стопки плоские мембранные мешки, или цистерны, между которыми располагаются тонкие прослойки гиалоплазмы. Каждая отдельная цистерна имеет диаметр около 1 мкм и переменную толщину; в центре ее мембраны могут быть сближены (25 нм), а на периферии иметь расширения, ампулы, ширина которых непостоянна. Количество таких мешков в стопке обычно не превышает 5-10. Кроме плотно расположенных плоских цистерн в зоне АГ наблюдается множество вакуолей.

Принято различать в зоне диктиосомы проксимальный или формирующийся, цис-участок, и дистальный или зрелый, транс-участок (рис. 178). Между ними располагается средний или промежуточный участок АГ.

Сортировка белков в аппарате Гольджи

Собственно разделение белков, их сортировка, происходит в транс-участке аппарата Гольджи.

Известно, что только белки-предшественники лизосомных гидролаз имеют специфическую олигосахаридную, а именно маннозную группу. В цис-цистернах эти группировки фосфорилируются и дальше вместе с другими белками переносятся от цистерны к цистерне, через среднюю зону в транс-участок. Мембраны транс-сети аппарата Гольджи содержат трансмембранный белок - рецептор (манноза-6-фосфатный рецептор или М-6-Ф-рецептор), который узнает фосфорилированные маннозные группировки олигосахаридной цепи лизосомных ферментов и связывается с ними. Это связывание происходит при нейтральных значениях рН внутри цистерн транс-сети. На мембранах эти М-6-Ф-рецепторные белки образуют кластеры, группы, которые концентрируются в зонах образования мелких пузырьков, покрытых клатрином. В транс-сети аппарата Гольджи происходит их отделение, отпочковывание и дальнейший перенос к эндосомам. Следовательно М-6-Ф-рецепторы, являясь трансмембранными белками, связываясь с лизосомными гидролазами, отделяют их, отсортировывают, от других белков (например, секреторных, нелизосомных) и концентрируют их в окаймленных пузырьках. Оторвавшись от транс-сети эти пузырьки быстро теряют шубу, сливаются с эндосомами, перенося свои лизосомные ферменты, связанные с мембранными рецепторами, в эту вакуоль. Как уже говорилось, внутри эндосом из-за активности протонного переносчика происходит закисление среды. Начиная с рН 6 лизосомные ферменты диссоциируют от М-6-Ф-рецепторов, активируются и начинают работать в полости эндолизосомы. Участки же мембран вместе с М-6-Ф-рецепторами возвращаются путем рециклизации мембранных пузырьков обратно в транс-сеть аппарата Гольджи.