Λειτουργίες των µεµβρανών

Transcript

1 Λειτουργίες των µεµβρανών Οιµεµβράνεςδεναπoτελoύvµόνοπαθητικάπεριβλήµατα, τα οποία οριοθετούν προστατεύουν και µονώνουν τα κύτταρα και τα οργανίδιά τους συµµετέχουν στη διατήρηση του σχήµατος και στις διαδικασίες κίνησης, αλλά έχoυv εvεργό ρόλo σε πάρα πoλλέςλειτoυργίες. Μερικές από τις σπουδαιότερες αναφέρονται στο σχήµα :

2 1) Ενζυµική κατάλυση αντιδράσεων στη διαχωριστική επιφάνεια της µεµβράνης µεταξύ λιποειδών και υδατικού περιβάλλοντος. Συγκεκριµένα οι µεµβράνες του λείου ενδοπλασµατικού δικτύου αποτελούν τον τόπο βιοσύνθεσης όλων των λιποειδών, όπως θα αναφερθεί λεπτοµερώς σε επόµενα κεφάλαια. 2) Κυτταρικήαναγνώριση. Αυτή γίνεται µέσα από τους υδατάνθρακες που, βρίσκονται στην επιφάνεια των κυττάρων και είναι ίδιοι στα όµοια κύτταρα. Η αλληλοαναγνώριση αποτελεί το πρώτο στάδιο για τη µετέπειτα συγκόλληση των όµοιων κυττάρων, µε την εξωκυττάρια θεµέλια ουσία καθώς και για την αλληλεπίδραση µε άλλα κύτταρα για το σχηµατισµό ιστών και σύντηξη.

3 3) Λήψη εξωτερικών σηµάτων και µετάδοσή τους στο εσωτερικό του κυττάρου µε µεµβρανικούς υποδοχείς. Όταν το εξωτερικό σήµα προέρχεται από: Λιπόφιλεςενώσεις, π.χ. οιλιπόφιλεςορµόνες, αυτέςµπορούνναπεράσουντηµεµβράνηµε ελεύθερηήυποβοηθούµενηδιάχυση, εισέρχονται στο εσωτερικό του κυττάρου και προσδένονται σε υποδοχείς, συνήθως, µέσα στον πυρήνα και δρουνµεµηχανισµό, πουγίνεταικυρίωςµέσααπότη ρύθµιση των γονιδίων (αναφέρεται διεξοδικά σε άλλο κεφάλαιο).

4 [3) Λήψη εξωτερικών σηµάτων και µετάδοσή τους στο εσωτερικό του κυττάρου µε µεµβρανικούς υποδοχείς.] Όταν το εξωτερικό σήµα προέρχεται από: Υδρόφιλεςενώσεις, οιοποίεςδενµπορούνναδιαπεράσουντη µεµβράνη, µεταφέρεται στο εσωτερικό του κυττάρου µέσω µεµβρανικών υποδοχέων που είναι διαµεµβρανικές πρωτεΐνες οι οποίες συνδέονται σε ορισµένη θέση (που βρίσκεται προς τοεξωτερικόµέροςτηςµεµβράνης), µετοµόριο-εξωτερικόσήµακαιστη συνέχεια µεταφέρουν το εξωτερικό αυτό σήµα (σα σύµπλοκο µε τον υποδοχέα) στην εσωτερική πλευρά της µεµβράνης ή δίνουν ένα δεύτερο σήµα στην εσωτερική πλευρά της µεµβράνης.

5 ΤΥΠΟΙ ΥΠΟ ΟΧΕΩΝ Ενδοκύτωση µέσω υποδοχέα Με ενζυµική δραστικότητα Μέσωτων G-πρωτεϊνών, πουανάλογαµετοείδοςτης οικογένειας των G-πρωτεϊνών, ενεργοποιείται (απενεργοποιείται) ένα µεµβρανικό ένζυµο, καταλήγοντας στη δηµιουργία ενός δεύτερου µηνύµατος (second messenger) ήδευτέρουαγγελιοφόρου : Αδενυλική κυκλάση δεύτερο µήνυµα camp Φωσφοδιεστεράση δεύτερο µήνυµα cgmp Πρωτεΐνη-δίαυλος ιόντων δεύτεροµήνυµαπ.χ. Ca 2+

6 (ΤΥΠΟΙ ΥΠΟ ΟΧΕΩΝ Ενδοκύτωση µέσω υποδοχέα Με ενζυµική δραστικότητα Μέσω των G-πρωτεϊνών)... Φωσφολιπάση C σε υπόστρωµα φωσφο-ινοσιτίδια και δεύτερα µηνύµατα τριφωσφο-ινοσίτη (προκαλείαπελευθέρωση Ca 2+ ) διακυλο-γλυκερόλη (ενεργοποιεί πρωτεϊνική κινάση C) σε υπόστρωµα φωσφατιδυλο-χολίνη και δεύτερο µήνυµα διακυλο-γλυκερόλη (ενεργοποιεί πρωτεϊνική κινάση C)

7 Ενδοκύτωση µέσω υποδοχέα Με ενζυµική δραστικότητα Μέσω των G-πρωτεϊνών)... (ΤΥΠΟΙ ΥΠΟ ΟΧΕΩΝ Φωσφολιπάση D σε υπόστρωµα γλυκερο-φωσφο-λιποειδή και δεύτερο µήνυµα φωσφατιδικό οξύ σε υπόστρωµα σφιγγοµυελίνης και δεύτερο µήνυµα κηραµίδια ίαυλοι ιόντων

8 Αναλυτικά υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι υποδοχέων: Υποδοχέας που αποτελεί µια εξειδικευµένη περίπτωση ενδοκύτωσης µέσω υποδοχέων (receptor-mediated) και µε τον οποίο εισέρχονται στα ευκαρυωτικά κύτταρα ηldl, ηβιταµίνηβ 12, οσίδηρος, πεπτιδικέςορµόνες, τοξίνες (χολέραςκαιδιφθερίτιδας), παράγοντεςανάπτυξης, ιοί (τηςγρίππης) κ.λπ.

9 Σε ορισµένες περιοχές της περικυτταρικής µεµβράνης, που η εσωτερική της πλευρά καλύπτεται µε πλέγµα από την πρωτεΐνη κλαθρίνη και λέγονται βοθρία ή καλυµµένα κοιλώµατα (coated pits), υπάρχουν κατάλληλοι υποδοχείς οι οποίοι δεσµεύουν το εξωτερικό µόριο-σήµα και σχηµατίζονται κυστίδια καλυµµένα µε πλέγµα κλαθρίνης. Ηκλαθρίνη, που αποτελεί την κύρια πρωτεΐνη του πρωτεϊνικού πλέγµατος των βοθρίων, µπορεί να σχηµατίζει πολυεδρικές δοµές.

10 Απότακυστίδιααυτά αποµακρύνεται η κλαθρίνη, µε τη δράση κατάλληλων ενζύ- µων και επανέρχεται στα βοθρία, ενώ τακυστίδιασυντήκονται και σχηµατίζουνενδοσώµατα. Λόγωτουχαµηλού phπουέχουνταενδοσώµατα, αποσυνδέονται οι υποδοχείς από τα µόρια-σήµατα και οι υποδοχείς συγκεντρώνονται σε διαφορετικά κυστίδια, τα οποία οδεύουν προς την περικυτταρική µεµβράνη µε την οποία συντήκονται για να ξαναχρησιµοποιηθούν, τα µόρια-σήµατα συγκεντρώνονται σε κυστίδια τα οποία συντήκονται µε τα λυσοσώµατα και µεταβολίζονται από τα ένζυµα των λυσοσωµάτων.

11 Υποδοχέας που διαθέτει ενζυµική δραστικότητα, η οποία ενεργοποιείται µε την πρόσδεση του µορίου-σήµατος στο διαµεµβρανικό τµήµα προς το εξωτερικό της µεµβράνης. Μια τέτοια περίπτωση είναι ο υποδοχέας για την ινσουλίνη και τους αυξητικούς παράγοντες που έχει ενζυµική δραστικότητα κινάσης τυροσίνης. Η σηµασία της διεργασίας µεταγωγής σήµατος µέσω του υποδοχέα αυτού του είδους, στην συµµετοχή του στον έλεγχο της αύξησης, έχει αποκτήσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον µετά από την ανακάλυψη ότι πολλά ογκογονίδια δρουν µέσα απόαυτήτηδιεργασία.

12 Η πρόσδεση του µορίου-σήµατος ενεργοποιεί τον υποδοχέα, µε αποτέλεσµα να φωσφορυλιώνει το υδροξύλιο συγκεκριµένης τυροσίνης πρωτεϊνικού µορίου που βρίσκεται στο κυτόπλασµα το πρωτεϊνικό µόριο συµµετέχει σε έναν καταρράκτη διεργασιών, µέσω του οποίου δίνεται στοεσωτερικότουκυττάρουκάποιοµήνυµα. Σε µερικές περιπτώσεις ο υποδοχέας φωσφορυλιώνει πρώτα τονεαυτότουκαιµετά το πρωτεϊνικό µόριο του κυτοπλάσµατος, που αποτελεί το υπόστρωµα του υποδοχέα.

13 Με τη φωσφορυλίωσή του, ο υποδοχέας παραµένει δραστικός για να φωσφορυλιώνει τα υποστρώµατά του στο κυτόπλασµα και µετά την αποµάκρυνση του µορίουεξωτερικού σήµατος από τον υποδοχέα. Παρά την ονοµασία του, το υπόστρωµα του υποδοχέα στο κυτόπλασµα φωσφορυλιώνεται πιο συχνά στο υδροξύλιο τηςσερίνηςή τηςθρεονίνης, αφούσεκάθε 2000 φωσφορυλιωµένα µόριαυποστρώµατος, µόνοσ έναέχει φωσφορυλιωθεί η τυροσίνη.

14 Υποδοχέαςπουµεταφέρειτοσήµαµετηβοήθειατης οικογένειας των G-πρωτεϊνών. Μετά τη σύνδεση του µορίου-εξωτερικού σήµατος στον υποδοχέα, µεταφέρεται το σήµα µέσω πολλών υδρόφιλων ενώσεων, στο εσωτερικό του κυττάρου µε τη βοήθεια µιας οικογένειας πρωτεϊνών, οι οποίες ονοµάζονται G-πρωτεΐνες και έχουν τη δυνατότητα να συνδέονται µε γουανινο-νουκλεοτίδια (απ όπου έλαβαν και τηνονοµασίατους).

15 Ηόληπορείαέχειωςεξής: Συνδέεται στον υποδοχέα το µόριο-εξωτερικό σήµα Μεταβάλλεται η διαµόρφωσή του υποδοχέα εσµεύει ο υποδοχέας την G-πρωτεΐνη. Η G-πρωτεΐνη αποτελείται από τις υποµονάδες (α,β,γ). Σε κατάσταση ηρεµίας του υποδοχέα η G-πρωτεΐνη έχει δεσµευµένο στην υπο- µονάδαατο GDP. Στον ενεργοποιηµένο υποδοχέα G-πρωτεΐνη ανταλλάσσειτο GDP µετο GTP και έτσι ενεργοποιείται και η G-πρωτεΐνη.

16 Η ενεργοποιηµένη G-πρωτεΐνη αποσπάται από τον υποδοχέα καιδιασπάταισεδύοµέρη, που το ένα περιλαµβάνει τις υποµονάδες β+γ και τοάλλο τηνυποµονάδαα. Στοδιάστηµαπουη G-πρωτεΐνη είναιενεργοποιηµένη, ανάλογαµετοντύποτης G-πρωτεΐνης µπαίνει σε λειτουργία ένας από τους παρακάτω µηχανισµούς δράσης, µέσω της ενεργοποίησης της µεµβρανικής πρωτεΐνης, καταλήγοντας σε ένα δεύτερο µήνυµα ή δεύτερο αγγελιοφόρο.

17 Στην υποµονάδαα, υδρολύεται το υπάρχον GTP προς GDP. Επανέρχεται η G-πρωτεΐνη στην αρχική κατάσταση ηρεµίας

18 Ηαυποµονάδα, ανάλογαµετοείδοςτηςοικογένειαςτων G- πρωτεϊνών, ενεργοποιεί (και σε µερικές περιπτώσεις απενεργοποιεί) ένα µεµβρανικό ένζυµο ή δίαυλο, όπως περιγράφεται στη συνέχεια: Αδενυλική κυκλάση, Ενεργοποιείται µε αποτέλεσµα να µεταβληθούν τα επίπεδατου camp, το οποίο απότελεί ένα δεύτερο µήνυµα για το κύτταρο.

19 Φωσφοδιεστεράση, ενεργοποιεί ται και µεταβάλλον ται τα επίπεδα του cgμp, που και αυτό αποτελεί ένα δεύτερο µήνυµα.

20 Πρωτεΐνηδίαυλοςιόντων, (Ca 2+ κ.λπ.) ενεργοποιείται µε αποτέλεσµα να επιτρέπεται η διέλευση των ιόντων και να προκύπτει έτσι και πάλι ένα δεύτερο µήνυµα.

21 Φωσφολιπάση C, ενεργοποιείται και διασπά το διφωσφοφωσφατιδυλοϊνοσίτη (ΡΙΡ 2 ) σεδύοµόριαπουαποτελούν δεύτερα µηνύµατα και είναι: Οτριφωσφοϊνοσίτ ης (ΙΡ3) που επιδρά στο ενδοπλασ µα-τικό δίκτυο και προκαλεί ελευθέρωσ η Ca 2+ από τα

22 Η διακυλογλυκερόλη (DG) πουπαραµένει στηµεµβράνηκαιµετη παρουσία µιας φωσφατιδυλοσερίνης (PS) ενεργοποιείµια µεµβρανική πρωτεϊνικήκινάση C, ηοποίαπαρουσία Ca 2+ φωσφορυλιώνει µόρια σερίνης και θρεονίνης σε διάφορες πρωτεΐνες, τροποποιεί έτσι τη λειτουργική τους κατάσταση και προκαλεί µια κυτταρική απάντηση.

23 Σύµφωνα µε τελευταίες απόψεις η φωσφατιδυλοχολίνη µπορεί επίσης να αποτελέσει υπόστρωµα, όπως και ο διφωσφο-φωσφατιδυλοϊνοσίτης, µε τη διαφορά ότι η διακυλογλυκερόλη που παράγεται, προκαλεί παρατεταµένη ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής κινάσης C.

24 Φωσφολιπάση D, ενεργοποιείται και προκύπτει φωσφατιδικό οξύ (από τη δράση της φωσφολιπάσης σε έναγλυκερο-φωσφολιποειδές) τοοποίοµαζίµετολυσο-φωσφατιδικόοξύ αποτελούν δεύτερα µηνύµατα, ελάχιστα µελετηµένα κηραµίδια (από τη δράση της φωσφολιπάσης στη σφιγγοµυελίνη), ενώσεις που έχουν συνδεθεί µε πολύ ενδιαφέρουσες λειτουργίες του κυττάρου, όπως ο προγραµµατισµένος κυτταρικός θάνατος (απόπτωση).

25 Οιενώσεις camp, cgmp, διακυλογλυκερόλη, Ca 2+, τριφωσφο-ϊνοσίτης αποτελούν το δεύτερο µήνυµα ή τους δεύτερους αγγελιοφόρους και χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες δράσεις: Παράγονται µε αντιδράσεις «καταρράκτες». Τα επίπεδά τους καθορίζονται επακριβώς από διάφορα εξωτερικά σήµατα νευροδιαβιβαστές, ορµόνες, µεσολαβητές, αυξητικούςπαράγοντες, φως, οσµές κ.λπ.

26 Με το σχηµατισµό των ενώσεων αυτών ενισχύεται το εξωτερικόσήµα. Έτσι, γιαπαράδειγµα, έναµόριοορµόνηςκατάτηνσύνδεσήτουστον υποδοχέα, προκαλεί την ενεργοποίηση 10/πλάσιου αριθµού G- πρωτεϊνών, οιοποίεςµετησειράτουςπαράγουν 100/πλάσιοή 1000/πλάσιο αριθµό µορίων που αποτελούν το δεύτεροµήνυµα.

27 Υποδοχέας που αποτελεί δίαυλο ιόντων. ιάφορα µόρια-εξωτερικά σήµατα δεσµεύονται, στην περίπτωση αυτή, στον υποδοχέα και οδηγούν σε γρήγορο άνοιγµα τουδιαύλουγιαορισµέναιόντα. Για παράδειγµα οι νευροδιαβιβαστές και συγκεκριµένα η ακετυλοχολίνη δεσµεύεται σε νικοτινικό υποδοχέα οδηγώντας στη διέλευση ιόντων Na + και K +,ενώ το γ-αµινο-βουτυρικό δεσµεύεται σε έναν α-υποδοχέα και ο δίαυλοςανοίγειγιαιόντα Cl -.

28 Ηείσοδοςτωνδιαφόρωνσυγκεκριµένωνιόντων, σταδιάφορασυγκεκριµένακύτταρα, έχει σαν αποτέλεσµα µια καθορισµένη για κάθε περίπτωση απόκριση του κυττάρου.

29 (Λειτουργίες των µεµβρανών Οιµεµβράνεςδεναπoτελoύvµόνοπαθητικάπεριβλήµατα, τα οποία οριοθετούν προστατεύουν και µονώνουν τα κύτταρα και τα οργανίδιά τους συµµετέχουν στη διατήρηση του σχήµατος και στις διαδικασίες κίνησης, αλλά έχoυv εvεργό ρόλo σε πάρα πoλλέςλειτoυργίες. Μερικές από τις σπουδαιότερες αναφέρονται στο σχήµα :)

30 4) Συµµετοχή των µεµβρανών στη µεταφορά ουσιών µέσα στο κύτταρο ή στα διαµερίσµατα του κυττάρου, ώστε να διατηρείται στα κύτταρα η κατάλληλη για κάθε περίπτωση σύσταση. Σε µια µεµβράνη όταν υπάρχει µία ηλεκτροχηµική βαθµίδωση στις δύο πλευρές της, δηλαδή µια βαθµίδωση συγκέντρωσης ή/και φορτίου τότε συµβαίνει άλλες ενώσεις (όπως αέρια, µικρά µη πολικά µόρια, µικρά πολικά µη φορτισµένα µόρια) να παρουσιάζουν ελεύθερη διάχυση και να διαπερνούν τη µεµβράνη, ενώ άλλες ενώσεις (πολικές µη φορτισµένες ενώσεις πάνω από ένα ορισµένο µέγεθος, κάθε µεγέθους µόρια που φέρουν φορτίο και τα οποίαδενµπορούνναδιαπεράσουντηµεµβράνη), να διαπερνούν τη µεµβράνη µε παθητική ή ενεργητική µεταφορά.

31 Η παθητική µεταφορά, που σε κάθε περίπτωση γίνεται προςτηνκατεύθυνσητηςµικρότερηςσυγκέντρωσης, περιλαµβάνει Την αυθόρµητη παθητική µεταφορά, που αποτελεί έναν άλλο τρόπο χαρακτηρισµού της ελεύθερης διάχυσης, δηλαδή τη διέλευση του µορίου µε διάχυση

32 Η παθητική µεταφορά περιλαµβάνει: Τη διευκολυνόµενη παθητική µεταφορά (υποβοηθούµενη διάχυση) δηλαδή τη διέλευση τουµορίουµετη βοήθεια Πρωτεϊνικής φύσηςδίαυλου, ανταποκρινόµενου (gate channel) ή µη (pore) σε επίδραση εξωτερικού ερεθίσµατος.

33 Πρωτεϊνικής φύσης (µετα)φορέας (carrier). Ηµεταφορά, µετηβοήθειατωνπρωτεϊνικώνµορίων (περµεάσες) που συµµετέχουν στη διευκολυνόµενη παθητική µεταφορά, αλλά και στην ενεργητική µεταφορά η οποία θα αναφερθεί στη συνέχεια ακολουθείκινητικήκορεσµού. ηλαδήοιπρωτεΐνεςαυτέςέχουνδράσηανάλογηµετων ενζύµων και χαρακτηρίζονταιαπόορισµένηχηµικήσυγγένεια (K d αντίστοιχοτου K M ) γιαταµόριαπουµεταφέρουνκαι µέγιστη χωρητικότητα µεταφοράς (V αντίστοιχο του Vmax ).

34 Οιπρωτεΐνες-φορείς, τόσο στη διευκολυνόµενη παθητική µεταφορά όσο και στην ενεργητική µεταφορά ηοποίαθα αναφερθεί στη συνέχεια µπορεί να µεταφέρουν µεµονωµένα µόρια (uniport) ή να πραγµατοποιούν παράλληλη µεταφορά (co-transport) πουµπορείναέχειτη µορφή της συµµεταφοράς (symport), είτε της αντιµεταφοράς (antiport).

35 Ιονοφόρου. Είναι µια ειδική περίπτωση παθητικής µεταφοράς, που γίνεται µε ενώσεις (φυσικές ή συνθετικές) οι οποίες, αν και υδρόφοβες, περιέχουν στο εσωτερικό τους (ή σχηµατίζουν µε περισσότερα του ενός µόρια) µια περιοχή στην οποία µπορεί να συνδεθεί ένα µονοσθενές ή δισθενέςιόν, τοοποίοµεαυτό τον τρόπο έχει τη δυνατότητα να περάσει το υδρόφοβο εσωτερικό της µεµβράνης είτε λόγωσχηµατισµούπόρων, είτεµετηβοήθεια (µετα)φορέων.

36 Ηενεργητική µεταφορά, µπορεί να γίνεται και προς την κατεύθυνση της µεγαλύτερης συγκέντρωσης, οπότε στην περίπτωση αυτή καταναλώνεταιενέργεια. Ανάλογαµετην πηγήαπότηνοποία προέρχεται η ενέργεια,υπάρχει : ηπρωτογενής η δευτερογενής και ηµεταφοράµε σύγχρονη χηµική τροποποίηση

37 Πρωτογενής ενεργητική µεταφορά Μεταφορικές ATPάσες ΑΤΡάσεςτύπουΡ Na + / K + ATPάσης Σαρκοπλασµατική Ca 2+ ΑΤΡάση. ΑΤΡάσηπουµεταφέρειΗ + από τα επιθηλιακά κύτταρα στο εσωτερικό του στοµάχου. ΑΤΡάσηπουµεταφέρειΗ + έξωαπότακύτταρατων ανώτερων φυτών κ.α. ΑΤΡάσεςτύπου V ΑΤΡάσεςτύπου F ευτερογενής ενεργητική µεταφορά Μεταφορά µε σύγχρονη χηµική τροποποίηση

38 Πρωτογενής ενεργητική µεταφορά, όπου ηενέργεια προέρχεταιαπότοατρ, τοφως, τηροή ηλεκτρονίων κ.λπ. Στα συστήµατα ενεργητικής πρωτογενούς µεταφοράς ανήκουν οι µεταφορικές ATPάσες, που µεταφέρουν τα ιόντα H +, Na +, K + και Ca 2+ καιείναιτωνεξήςτύπων: ΑΤΡάσεςτύπουΡ(plasma membraneή phosphorylated). (Τα µέλη αυτής της κατηγορίας µεταφέρουν ιόντα µε τη βοήθεια αλλαγών στη διαµόρφωσή τους). Η αλλαγή προκαλείται µε φωσφορυλίωση και αποφωσφορυλίωσή τους στο ασπαραγινικό οξύ, γύρω από το οποίο εµφανίζουν µία οµόλογη περιοχή. Η αλλαγή στη διαµόρφωσή τους αναστέλλεται από την οµάδαβανάδιο ( VO 4 3- ), λόγωαναλογίαςαυτήςπροςτη φωσφορική οµάδα.

39 Μια κλασική περίπτωση πρωτογενούς ενεργητικής µεταφοράς από ΑΤΡάση τύπου Ρ, αποτελεί η περίπτωση της Na + / K + ATPάσηςπου βρίσκεται στην περικυτταρική µεµβράνη των ζωϊκών κυττάρων και είναιυπεύθυνηγιατη συσσώρευση K + στοεσωτερικότουκυττάρουκαι συσσώρευση Na + στονεξωκυτταρικό χώρο (αντιµεταφορά). Είναι ένα τετραµερές (α 2 β 2 ) καιαποτελείται δύο ίδιες µεγάλες υποµονάδες και δύοίδιεςµικρές υποµονάδες (γλυκοπρωτεΐνες).

40 Κατά τη διάρκεια του κύκλου της µεταφοράς συνδέεται µε το εσωκυτταρικό Na + φωσφορυλιώνεται η ATPάση και αλλάζει διαµόρφωση, οπότε ηνέαδιαµόρφωσηδενέχει µεγάλησυγγένειαµετο Na +,και το Na + εκλύεται, αλλά

41 ηνέαδιαµόρφωσηέχει συγγένειαµετο K +,τοοποίο δεσµευόµενο προκαλεί αποφωσφορυλίωση επάνοδο στην αρχική της µορφή της δοµής και έκλυσητου K + στοεσωτερικό του κυττάρου. Κάθεφοράµεταφέρει 3 Na + και 2 Κ +,µεκατανάλωση 1ΑΤΡ.

42 Η Na+ / K+ ATPάσης αναστέλλεται από καρδιοτονωτικά στεροειδή π.χ. δακτυλίτιδα, ουαµπαΐνη ή στροµφανθίνη.

43 Άλλες ΑΤΡάσες τύπου Ρ είναι Ησαρκοπλασµατική Ca 2+ ΑΤΡάση. ΗΑΤΡάσηπουµεταφέρειΗ + απόταεπιθηλιακάκύτταρα στοεσωτερικότουστοµάχου. ΗΑΤΡάσηπουµεταφέρειΗ + έξωαπότακύτταρατων ανώτερων φυτών κ.λπ.

44 ΑΤΡάσεςτύπου V (vacuole). ΜεταφέρουνΗ + σταυποκυτταρικάσωµατίδια λυσοσώµατα, ενδοσώµατα, χυµοτόπια. Κατά τη µεταφορά ηµεταφοράτουιόντοςκαι ηυδρόλυσητουατρ γίνονταιαπόδιαφορετικέςυποµονάδες, χωρίς να σχηµατίζονται φωσφορυλιωµένα ενδιάµεσα.

45 ΑΤΡάσεςτύπου F (energy-coupling factor). ΜεταφέρουνΗ + βρίσκονται στην εσωτερική µεµβράνη τωνµιτοχονδρίων, των θυλακοειδών µεµβρανών και της περικυτταρικής µεµβράνης των προκαρυωτικών παράγουν ATP, χωρίς να σχηµατίζονται φωσφορυλιωµέναενδιάµεσακατάτηµεταφοράτωνη +. ΟφυσιολογικόςτουςρόλοςείναιησύνθεσηΑΤΡ, αν και ο ρόλος της διαβαθµισµένης συγκέντρωσης Η +, δενείναινασχηµατίζειατρ, αλλά η διαβάθµιση να ελευθερώνει (µε κίνηση της υποµονάδαςγ) τοατραπότοενζυµικόσύστηµα. ΘαπεριγραφείησυνθάσητουΑΤΡ

46 Περιγραφή των συστατικών της συνθάσης του ΑΤΡ

47 (Περιγραφή των συστατικών της συνθάσης του ΑΤΡ) ΗF 1 σταθεροποιείταιµετην F 0 (δενπεριστρέφεταιωςπρος την F 0 )µετιςυποµονάδεςδκαι b 2. H F 0 σταθεροποιείται µε την υποµονάδαγ, µέσω της υποµονάδας ε. Περιστροφή της F 0 περιστρέφει την γ ανάµεσα στις υποµονάδες α καιβ, χωρίς να περιστρέφονται αυτές.

48 (Περιγραφή των συστατικών της συνθάσης του ΑΤΡ)

49 ΗδιαβαθµισµένησυγκέντρωσηΗ +, προκαλείτηνκίνησητου F 0 καιτηµεταφοράη + απότονενδιάµεσοχώροστηµήτρα.

50 (ΗδιαβαθµισµένησυγκέντρωσηΗ + προκαλείτηνκίνησητου F 0 καιτηµεταφοράη + απότονενδιάµεσοχώροστηµήτρα.) Στους ηµιδίαυλους πρωτονίωντης a, (λόγω της διαβάθµισης) είναι αυξηµένη η πιθανότητα να εισχωρήσει έναη + απότην πλευρά µε τη µεγάλη συγκέντρωση Η +

51 (ΗδιαβαθµισµένησυγκέντρωσηΗ + προκαλείτηνκίνησητου F 0 καιτηµεταφοράη + απότονενδιάµεσοχώροστηµήτρα.) Ηθέσητηςκαρβοξυλο- µάδας της ασπαραγίνης µε την αδιάστατη µορφή (σχετικάυδρόφοβη) ευνοείται να βρίσκεται στην υδρόφοβη περιοχή της µεµβράνης (την περιοχή των λιπαρών αλυσίδων). Ηθέσητηςκαρβοξυλο- µάδας της ασπαραγίνης µε την µορφή σε διάσταση (υδρόφοβη) ευνοείταινα βρίσκεται στην υδρόφοβη περιοχή της µεµβράνης την καλυµµένη από την a. Γι αυτόπεριστρέφεταιη F 0

52 (ΗδιαβαθµισµένησυγκέντρωσηΗ + προκαλείτηνκίνησητου F 0 καιτηµεταφοράη + απότονενδιάµεσοχώροστηµήτρα.) Μετάτην περιστροφή της F 0,στονδίαυλοΗ + της a (µε έξοδο προς την πλευρά µετηµικρήσυγκέντρωσηη + ) βρίσκεταιέναη +. Λόγωτης διαβάθµισης, είναι αυξηµένη η πιθανό-τητα να οδεύσειτοη + προς την πλευρά µετηµικρή συγκέντρωσηη +.

53 (ΗδιαβαθµισµένησυγκέντρωσηΗ + προκαλείτηνκίνησητου F 0 καιτηµεταφοράη + απότονενδιάµεσοχώροστηµήτρα.) ΈτσιολοκληρώθηκεέναςκύκλοςµεταφοράςενόςΗ + από τον ενδιάµεσο χώρο στη µήτρα, µε την µετακίνηση (ως προς την a) κατά µια θέση των υποµονάδων c. Το σύστηµα είναι έτοιµο για την επανάληψη νέου κύκλου.

54 Ηπεριστροφήτης F 0 συµπεριστρέφει και την υποµονάδα γ, αφούοιυποµονάδες c συνδέονται σταθερά µετηνγµέσω της υποµονάδας ε. Ηγπεριστρέφεται ανάµεσα στις υποµονάδεςβκαι τροποποιεί τιςδοµέςτωνβ τις ιδιότητές τωνβ.

55 Οι β µετατρέπονται στις ακόλουθες στερεοδιατάξεις µε τις αναφερόµενες ιδιότητες β(σεµορφήτ), µεσφικτήδοµή (Τight) µετατρέπει ADP+Pi σε ΑΤΡ δενελευθερώνειτοατρ β(σεµορφή L), µεχαλαρήδοµή (Loose) δεσµεύει ADP+Pi β(σεµορφήο) µεανοιχτήδοµή (Open) δεσµεύει ADP+Pi, αλλά και απελευθερώνει ΑΤΡ Εποµένως η περιστροφή της γ (αντίθετα απότουςδείκτεςτουωρολογίου) προκαλεί αλλαγές στις στερεοδιατάξεις των β αλλαγές στις ιδιότητες των β µε διαδοχική πρόσδεση ADP+Pi σύνθεσηατρκαιτέλος απελευθερωση του ΑΤΡ µε αποτέλεσµα τη σύνθεση ΑΤΡ όπως περιγράφεται στο επόµενο σχήµα.

56 Περιστροφήτηςγκατά (3x120 0 ) καισύνθεσηατρ

57 Πειραµατικά έχει αποδειχθεί ότι στο σύστηµα αυτό ενώ ηπεριστροφήτηςγ(αντίθετααπότουςδείκτεςτου ωρολογίου) προκαλεί σύνθεση ΑΤΡ ηυδρόλυσητουατρπροκαλείπεριστροφήτηςγ κατά τη φορά των δεικτών του ωρολογίου.

58 ευτερογενής ενεργητικήµεταφορά, κατά την οποία γίνεται σύζευξη : µιας µη αυθόρµητης µεταφοράς ιόντων (µεταφορά-1) µεµιααυθόρµητη µεταφορά (µεταφορά-2) που είναι πάντα συν-ήαντι-µεταφορά. Έτσι καταναλώνεται ενέργεια (από τη µεταφο ρά-1) ώστε να δηµιουργηθούν κλίσεις συγκέντρωσης ιόντων στις µεµβράνες.

59 Στησυνέχεια, τα ιόντα αυτά µεταφέρονται σύµφωνα µε την κλίση συγκέντρωσής τους και τότε παράλληλα µεταφέρονται και άλλαιόνταήµόρια, που είναι τα τελικά µόρια στα οποία αναφέρεται η δευτερογενής ενεργή µεταφορά.

60 Τα ζωϊκά κύτταρα για τις δευτερογενείς µεταφορέςχρησιµοποιούντιςκλίσεις Na +,ενώ ταπροκαρυωτικάτιςκλίσειςη +. Περίπτωση δευτερογενούς ενεργητικής µεταφοράςείναιηαντιµεταφορά Na + - Ca 2+ αντίστοιχη περµεάση στην περικυτταρική µεµβράνη των καρδιακών κυττάρων. µετην

61 Άλλη περίπτωση ενεργητικής µεταφοράς, είναι η µεταφορά µεσύγχρονηχηµικήτροποποίηση (group translocation). Η ενέργεια που απαιτείται δίνεται είτε µεάµεσοτρόπο, είτε έµµεσα. Επίσης το µεταφερόµενο µόριο υφίσταται συγχρόνως και χηµική τροποποίηση, την οποία καταλύει η πρωτεΐνη µεταφοράς.

62 Ένα παράδειγµα µεταφορά µε σύγχρονη χηµική τροποποίηση αποτελεί το σύστηµα της φωσφοτρανσφεράσης (phosphotransferase system, PTS) τωνσακχάρωντωνβακτηρίων. Τα σάκχαρα κατά τη µεταφορά τους φωσφορυλιώνονται µε δότη της φωσφορικής οµάδας το φωσφοενολοπυροσταφυλικό οξύµε αποτέλεσµα

63 (Ένα παράδειγµα µεταφορά µε σύγχρονη χηµική τροποποίηση αποτελεί το σύστηµα της φωσφοτρανσφεράσης (phosphotransferase system, PTS) τωνσακχάρωντωνβακτηρίων.) Τοσάκχαρονα παγιδεύεται στο εσωτερικό του κυττάρου (αφού δεν υπάρχει µεµβρανική πρωτεΐνη µεταφοράς φωσφοπαραγώγων) και ναγίνεται εκµετάλλευση από το κύτταρο των σακχάρων του περιβάλλοντος.