Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) V-klasse proton ATPaser



Like dokumenter
Medisinske aspekter; rehydreringsterapi

Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembranen

Transport av ioner og næringsstoffer over cellemembraner. Læringsmål IA: Beskrive ulike mekanismer for transport over membraner

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEMEMBRANEN

Tor-Henning Iversen, Plantebiosenteret (PBS),Botanisk institutt,ntnu

Protein Sorting- Kap. 17

TRANSPORT GJENNOM CELLEMEMBRANEN

BIOS 2 Biologi

Forelesninger i BI Cellebiologi. Enzymer : senker aktiveringsenergien. Figure 6.13

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Syntese og mål for mitokondrie- og kloroplast-proteiner (forts.)

Repetisjonsoppgaver samling 1 Cellen

Forelesingsplan Mage-tarm systemet. kursuke 18: fordøyelsesorganer. GI-traktus: hovedfunksjoner. Struktur og funksjon. Fordøyelse og absorpsjon

Grunnleggende cellebiologi

Opptak og transport av vann og næring. Jon Atle Repstad Produktsjef Felleskjøpet Agri

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIG UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR FYSIKK. EKSAMEN I FAG CELLEBIOLOGI 1 august 1997 Tid: kl

Flervalgsoppgaver: celleånding

SENSORVEILEDNING. Dato: Eventuelt:

Lourdes Hydrogenvann maskin. Vann Gården As

BIOS 2 Biologi

Helsefremmende arbeid

... Proteiner og enzymer. kofaktor. polypeptid

Cellular Energetics- Kap. 16

Figurer og tabeller kapittel 10 Fordøyelsen

Oppgave 10 V2008 Hvilket av følgende mineraler er en viktig byggestein i kroppens beinbygning?

Fasit til oppgavene. K-skallet L-skallet M-skallet

FLERVALGSOPPGAVER - CELLEBIOLOGI

Kapittel 2: Næringsstoffene

EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI Mandag 7. mai 2001 Tid: kl Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt.

BINGO - Kapittel 5. Celle som sender signaler mellom hjernen og andre kroppsceller (nerveceller, fig. side 77)

Kapittel 7: Cellulære spor for høsting av kjemisk energi

Membran-proteiner (Del 3.4)

Hovedområde: Bioteknologi Eksamensoppgaver fra skriftlig eksamen Naturfag (NAT1002).

BIOS 1 Biologi

Årsplan i naturfag 8.trinn 2017/18 Eureka 8!

På de åpne spørsmålene (26-30) kan det oppnås maksimalt 5 poeng per oppgave.

FLERVALGSOPPGAVER ENERGIOMSETNING

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4260 CELLEBIOLOGI OG CELLULÆR BIOFYSIKK

Kjemi 2. Figur s Figurer kapittel 8: Biokjemi. Aktiveringsenergien for en reaksjon med enzym er lavere enn for reaksjonen uten enzym.

Årsplan i naturfag 8.trinn 2017/18 Eureka 8!

Bachelorutdanning i sykepleie. Nasjonal eksamen i Anatomi, fysiologi og biokjemi. 17. desember 2015 Bokmål

Fra alkymi til kjemi. 2.1 Grunnstoffene blir oppdaget

Forelesninger i BI Cellebiologi. Protein struktur og funksjon - Kap. 3

EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI

Bioteknologi i dag muligheter for fremtiden

Natur og univers 3 Lærerens bok

Kjemien stemmer KJEMI 2

Forelesninger i BI Cellebiologi Proteinrensing - Væskekromatografi. Figure 3-43 b

ÅRSPLAN I NATURFAG 8.TRINN

Bioenergetikk og Krebs syklus Oksidativ fosforylering

Litt grunnleggende cellebiologi Vevene Blodet

Vann, ph, jord og jordanalyser. Norsk Landbruksrådgivning Viken v/ Torgeir Tajet

Oppgave: MED2200-2_OPPGAVE2_V17_ORD

Ordinær eksamen i fordøyelse og ernæring (MEDSEM/ODSEM/ERNSEM4A) 4. semester, kull H05, fredag , kl

Kapittel 20, introduksjon

Oksydasjon av glukose og fettsyrer til karbondioksid Dannelse av acetylcoa og sitronsyresyklusen (forts.)

Biologi: Laksens grunnleggende fysiologi

Tolke Syre-base. Syre-base regulering Syre-base forstyrrelser

Flervalgsoppgaver: Gassutveksling i dyr

MED2200-2_OPPGAVE3_V17_ORD DEL 1

Blodgasser kl 10:40 11:00 Fredrik Borchsenius. Lungemedisinsk avdeling

Besvarelse eksamen SIF4070 Cellebiologi 7. august 2003

Symbiose. Mutualisme. Kommensalisme. Parasittisme

Oppgave: MED2200-2_OPPGAVE1_H16_ORD

Forelesninger i BI Cellebiologi. Denaturering og renaturering. Figure 3-13

Ernæring. Ernæring = Næring + Fordøyelse + Forbrenning

Fordøyelse. Generell oppbygging. Fire typer mucosa. Oespohagus - Spiserøret. Fordøyelseskanalen (kap. 17) Kjertler/tilknyttede organer (kap.

Fordøyelsen og matintoleranse

Medisin stadium 1A Geir Slupphaug, IKM. Vann Cellenes hovedbestanddel

Primær biliær cirrhose årsak og behandling

Blodgass made easy. Svein A. Landsverk Anestesiavdelingen Oslo Universitetssykehus

Blodgass made easy. Svein A. Landsverk Anestesiavdelingen Oslo Universitetssykehus

Universitetet i Oslo

Reproduksjon av dyrevirus. Adsorpsjon Penetrasjon og avkledning Replikasjon og transkripsjon Syntese og samling (assembly) av viruskapsid Frigjøring

vivatap Pilotforsøk Hensikt 12 psoriasispasienter 2 puljer á 6 pasienter

KROPPEN DIN ER FULL AV SPENNENDE MYSTERIER

Ioneselektive elektroder

LEHNINGER PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY

Jordprøvetaking, ph. Professor Tore Krogstad, UMB. Innlegg på Gartnerdagene på Gjennestad 28. oktober 2010

Viktige opplysninger: Oppgaven består av 3 deler som teller likt.

Reproduksjon av dyrevirus. Adsorpsjon Penetrasjon og avkledning Replikasjon og transkripsjon Syntese og samling (assembly) av viruskapsid Frigjøring

BI 212- Protein Sorting - Kap. 17 Post-translasjonell modifisering og kvalitetskontroll i r-er (Del 17.6)

Forløp av ikke-adaptiv og adaptiv immunrespons. Mononukleære celler, metylfiolett farging

Kroppens væskebalanse.

Cellesignalisering II: Reseptor tyrosin kinaser, cytosoliske kinaser

Definisjoner Brønsted, En syre er et stoff som kan spalte av protoner En base er et stoff som kan ta opp protoner

Kreftforskning.no/myklebost. Eva Wessel Pedersen. Cancer Stem Cell Innovation Centre

Dyreceller. - oppbygning. - celleånding

Kalsium og vitamin D. Kurs Noklus og Legeforeningen 21.november Kristin Lilleholt Overlege, spesialist i medisinsk biokjemi

Skolelaboratoriet for Biologi

FLERVALGSOPPGAVER I NATURFAG

Naturfag for ungdomstrinnet

På de åpne spørsmålene (26-30) kan det oppnås maksimalt 5 poeng per oppgave.

BIOKJEMI MED BIOTEKNOLOGI

Transkript:

Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) V-klasse proton ATPaser Alle V-klasse ATPaser pumper kun protoner dvs. er H + - ionepumper. Har som oppgave å holde lav ph ved hydrolyse av ATP i lysosomer, endosomer og plantevakuoler. I lysosomer (ph=4.5) kan surheten måles indirekte i levende celler ved bruk av fluorescerende fargereaksjoner. Proton ATPasene i lysosomer og vakuoler er isolert, renset og bygget inn i liposomer. Strukturen er vist på Fig. 15-10 (V-klasse-pumper). I motsetning til P- klasse ione-pumper vil V-klasse ATPaser ikke bli fosforylert og defosforylert under proton-transporten. Lignende typer av V-klasse ATPaser finnes i andre syre-sekretiserende celler - osteoclaster (makrofaglignende celler som bindes til benstrukturer) og mitokondrie-rike epitelceller i urinblæren. Transporten av H + -ioner skaper potensial-forskjeller og må derfor kompenseres med tilsvarende transport over membranen av anioner eller kationer motsatt vei. Figure 15-10

Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) ABC Superfamilien ABC (ATP-binding cassette) Superfamilien omfatter mer enn 100 ulike transport-proteiner i alle typer organismer - bakterier til mennesket. Består av to transmembran domains (T) og to cytosoliske ATP-bindingsteder (A) - se Fig. 15-10. T-gruppene utgjør tranportveien gjennom membranen og bestemmer substrat-spesifisiteten for hvert ABC-protein. Plasmamembranen i ulike bakterier inneholder mange permeaser som regnes til ABC Superfamilien. Brukes til transport av aminosyrer, sukkere, vitaminer og peptider inn i bakteriene.permeasene er induserbare dvs. forekomsten styres av mengden næringstoffer og det metabolske behov som bakterien har. Fig. 15-15 viser opptak av histidin ved bruk av histidin-permeaser i E. coli - en Gram-negativ bakterie. Figuren er typisk for transport proteiner i ABC Superfamilien og deres oppbygging. Fig. 15-15 G-negative bakterier tar opp mange oppløste stoffer ved bruk av ABC-proteiner (permeaser) som benytter et substrat-bindingsprotein som finnes i det periplasmatiske rom.

Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) ABC Superfamilien Figure 15-10

Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) ABC Superfamilien og medisinske aspekter I kreftbehandlingen ble det oppdaget at tumor-celler ble resistente mot visse drugs (f.eks. cellegiften Adriamycin). Årsaken var øket genuttrykk av multidrug-resistance (MDR) transport protein = MDR1 som også tilhører ABC Superfamilien. Cellegiften vil under behandlingen normalt diffundere inn i kreftcellen men MDR1 eksporterer cellegiften fra cytosol i kreftcellen og ut av cellen igjen. Det kreves derfor svært høye konsentrasjoner av cellegiften for å kompensere for den negative virkningen av MDR1. Problemer forekommer i første rekke ved behandling av kreft i leveren som en konsekvens av at denne er kroppens detoksifiserende organ. Genet (Mdr1-gen) for proteinet uttrykkes lett i resistente celler og gir overproduksjon av transport proteinet MDR1. To mulige modeller for hvordan MDR1 virker er vist i Fig. 15-17 ; a. flippase-modellen og b. vanlig pumpe-modell. Figure 15-17

Aktiv transport og ATP-pumper (Del 15.5- forts.) ABC Superfamilien og medisinske aspekter Sykdommen cystisk fibrose (CF) skyldes en mutasjon i CFTR (Cytisk Fibrose Transmembrane Regulator)-genet som koder for et klorid-kanal-protein som reguleres av cyklisk AMP. Hos pasienter som har sykdommen stoppes transporten av kloridioner. Strukturen av MDR1-proteinet er mye lik CFTR-proteinet. CFTRproteinet - som MDR1 - kan muligens fungere som et ABCtransport protein ved utnyttelse av ATP. Det antas at et fungerende CFTR-protein kan produseres ved innsetting av CFTR-genet ved rekombinant teknikk hos pasienter med cystisk fibrose dvs. bruk av genterapi.

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (Del 15.6) Celleimport av aminosyrer og glukose Visse proteiner bruker energi lagret i form av Na + og H + gradienter til en co-transport av aminosyrer og glukose mot sine resp. konsentrasjonsgradienter. Når både det transporterte molekyl og det cotransporterte ionet beveges i samme retning kalles prosessen symport - hvis de beveges i motsatt retning kalles det antiport (Fig. 15-3). I tynntarmens epitelceller og nyreceller må glukose konsentreres mot store konsentrasjons-gradienter. Her brukes en to Na + /en-glukose symporter - proteinet kobler transporten av ett glukose-molekyl til transporten av to natrium-ioner. Transporten drives av to energi-givende krefter ; Na + gradienten og det innside-negative membran-elektriske potensialet (Fig. 15-9). Fig. 15-19 viser en modell av hvordan to Na + /en-glukose symporter - proteinet virker - sett i forhold til de resp. konsentrasjonsgradienter. Figure 15-19

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (Del 15.6) Eksport av kalsium fra hjertemuskelceller En Na + /Ca 2+ antiporter fungerer i hjertemuskelceller hvor denne kation-antiporter-pumpen kobler en transport av 3Na + ned en kons.gradient inn i cellen, mot ett Ca 2+ ut av cellen. Normalt i hvile er konsentrasjonen av Ca 2+ inne i cellen er betydelig lavere enn utenfor. En økning i konsentrasjonen innvending medfører muskelkontraksjon. Na + /Ca 2+ antiporter medfører derfor at kontraksjonen reduseres. Oubain og digoxin øker muskelkontraksjonen og brukes ved hjerteproblemer da de begge hemmer Na + /Ca 2+ antiporter - Na + inne i cellen øker og dermed øker konsentrasjonen av Ca 2+ inne i cellen.

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (forts.) AE1-protein og karbondioksid-transport i erythrocytter : AE1-protein er det dominerende integrale protein i mebranen hos erythrocytter. Dette er en anion-transporter som kun transporterer negative ioner. Ansvarlig for entil-en utvekslingen over membranen av Cl - og HCO 3-. Her blir ingen forstyrrelse av netto-bevegelsen av elektriske ladninger og reaksjonen påvirkes ikke av membranpotensialet - reaksjonsretningen avhenger kun av kons.gradientene av de resp. ioner. Anion-utbyttingen over er viktig for transporten av CO 2 fra det perifere vev og tilbake til lungene. Skjematisk er prosessen vist i Fig. 15-20. Hele prosessen er basert på at CO 2 som gass diffunderer over membranen hos erythrocytter men er lite løselig i vann dvs. i cytosol i blodplasma. Derfor overfører enzymet carbonic anhydrase CO 2 til vannløselig HCO 3- som transporteres som dette til lungene i blodplasma - resten i erythrocyttene. Her deltar - som nevnt over - AE1-proteinet i en-til-en utvekslingen over membranen av Cl - og HCO 3-. Det er særdeles viktig for kroppen at denne prossessen skjer - ellers ville HCO 3- akkumuleres på innsiden av erythrocyttene til toksisk nivå under aktivitet. Uten denne anion-utbyttingen ville cytosol bli alkalisk - med AE1-proteinet holdes cytosolisk ph nøytral. Reverseringen av anion-utbyttingen vil skje i lungene (Fig. 15-20, til høyre). HCO 3- omdannes til CO 2 og OH -. Figure 15-20

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (Del 15.6) Co-transporter og regulering av cytosolisk ph Både glukose-omdannelsen til melkesyre i glykolysen og virkningen av carbonic anhydrase øker konsentrasjonen av H + som - hvis ikke disse nøytraliseres - vil øke ph i cytosol. To typer av cotransporter-proteiner deltar i senkingen av konsentrasjonen av H + ; 1. Na + HCO 3- /Cl - cotransporter og 2. Na + /H + antiporter. I tillegg finnes i plasmamebranen en Na + -uavhengig Cl - /HCO 3- antiporter som fjerner overskudd av OH - -ioner. Hvordan disse tre antiportproteinene virker i detalj når det gjelder å kontrollere ph er skissert i læreboken og summarisk vist på Fig. 15-21. Figure 15-21 Virkningen av intracellulær ph på aktiviteten av membran transport-proteiner som regulerer cytosolisk ph i dyreceller.

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (Del 15.6) Transport-proteiner og vakuoler I vakuoler i plantecellen er ph= 3-6 og lavere enn i cytosol (ph=7.5).vakuolemembranen (tonoplasten) inneholder V-klasse ATPdrevne pumper (Table 15-2) og andre spesialpumper hvis oppgave er å pumpe aktivt inn H + i lumen av vakuolen. I tillegg finnes Cl - og NO 3- kanaler som transporterer disse anionene fra cytosol i plantecellen inn i lumen av vakuolen (Figure 15-22). Anionene kommer inn mot sin konsentrasjonsgradient og det hele drives av H + -pumpene. Dette produserer en innside-positivt elektrisk potensiale (20 mv) over tonoplasten og i tillegg en betydelig phgradient. Disse brukes i sin tur til selektiv transport av ioner og små molekyler. Gjelder f.eks. sukrose dannet i bladene under fotosyntesen og direkte lagret i vakuolen vha en proton-sukrose-antiporter til om natten hvor sukrosen transporteres til cytosol (Fig. 15-22). Figure 15-22 Ioner og sukrose i plantevakuoler.

Co-transport ved bruk av Symporter og Antiporter (Del 15.6)

Alle dyr har et epitelcellelag (epithelium) som dekker hud, magesekk og tynntarm. Over dette laget transporteres ioner (H + i magesekk, glukose og aminosyrer i tynntarmepitelet). Ulike epitelcelletyper er forbundet med spesialiserte områder kalt cell junctions som skaper styrke i epitellaget og hindrer vann-løselig materiale å krysse over epitellaget. Epitel-transport (Del 15.7) Tynntarm-epitelet er polarisert : En epitelcelle er polarisert når den ene siden skiller seg strukturelt og funksjonelt fra den andre. I tynntarmepitelet er den ene siden mot tarmen (apikal side) med sine mikrovilli spesialisert mot absorbsjon; den andre (basolateral overflate) fremmer transport av næringstoffer fra epitelcellens basale lamina til kroppsvæskene som er i kontakt med blodbanene (Fig. 15-23). Mikrovilli øker overflatearealet inn mot tynntarmen betydelig. Aktin-filamenter gir mikrovilli fasthet og strukturell støtte. Figure 15-23 Epitel-celler på innsiden av tynntarmen og hovedtyper av cell-junctions.

Epitel-transport (Del 15.7) Glykokalyx Utenfor mikrovillioverflaten finnes et nett (glykokalyx) som består av sidekjedene til oligosakkarider - som er i sin tur bundet til intermembran glykoproteiner, glykolipider og enzymer (Fig. 15-24). Figure 15-24 Fryse-etsingsteknikk: Glykokalyx dekker spissen av mikrovilli og består av et nettverk av glykoproteiner og fordøyelses- Enzymer.

Epitel-transport (Del 15.7 - forts.) Transepitel-transport av glukose og aminosyrer Transport av glukose og aminosyrer fra lumen av tynntarmen og over i blodbanene er en to-trinns-prosess; 1. Import av stoffer fra lumen og inn i epitelcellen og 2. Eksport av stoffer fra epitelcellene og ut i væskene som omgir den basolaterale overflaten. Krever polariserte epitelceller med ulike sett av transport-proteiner på den apikale og basolaterale siden. Fig. 15-25 gir oversikt over hvordan transporten av glukose fra lumen til blodet foregår. Omfatter apikalt import vha to Na + /en glukosesymporter (i mikrovilli-membranen) og basolateralt (serosal membran) eksport vha Na + /K + ATPase og glukose-transporteren GLUT2. Figure 15-25

Epitel-transport (Del 15.7 - forts.) Transepitel-transport av glukose og aminosyrer I nyrecelle-epitel virker en en Na + /en glukose-symporter for reabsorbsjon av glukose fra blodfiltratet som produserer urinen og tilbake til blodet. Oppkonsentreringen er 100 ganger det ekstracellulære medium som produserer urinen. På et senere trinn i nyre-epitelet opptas gjenværende glukose mot en enda størrre glukose-gradient vha den tidligere omtalte to Na + /en glukose-symporter. Magesyrebalanse : Magesyren (ph=1) spalter proteiner i maten før de proteolytiske enzymer (f.eks. pepsin) kommer til i magesekken. Parietal-celler i magesekken inneholder H + /K + ATPase (Pklasse ATPase; Table 15-2) som skaper en kons.gradient som er 1 mill ganger høyere i magesekk-lumen enn i celle-cytosol (resp. ph= 1 sml. ph=7.0). Balanseringen mellom ph, nøytralt elektrisk membran-potensial etc. forutsetter fire ulike transport-proteiner (se Fig. 15-26). Figure 15-26 Saltsyre utskilles i magesekken fra parietal (oxyntiske) celler som sitter i magesekkveggen.