המחסום הברירני מבחין בין מעבר של חומרים שונים מולקולות הידרופוביות מגיעות מהר מאוד לשיווי משקל. מולקולות הידרופוביות מגיעות מהר מאוד לשיווי משקל. מולקולות הידרופיליות חוצות את הממברנה על ידי חלבוני טרנספורט. מולקולות הידרופיליות חוצות את הממברנה על ידי חלבוני טרנספורט.

תפקידי חלבוני הממברנה

חלבוני הממברנה Transporters Linkers Receptors Enzymes Adapted from ECB Fig Different membranes express different proteins  function

Fig. 4.23

חלוקת החלבונים הממברנליים ל - 2 סוגים חלבונים פריפריאליים - Peripheral proteins - חלבונים פריפריאליים - Peripheral proteins - אינם טבועים בממברנה השומנית הדו - שכבתית, הם קשורים באופן רופף לשטח הפנים. חלבונים אינטגרליים - Integral proteins - חלבונים אינטגרליים - Integral proteins - חוצים את הממברנה לכל אורכה (a transmembrane protein) (a transmembrane protein) כאשר חלבוני הממברנה באים במגע עם האיזור השומני של הממברנה – יש להם איזור הידרופובי, עם חומצות שומן לא פולריות. כאשר חלבוני הממברנה באים במגע עם האיזור השומני של הממברנה – יש להם איזור הידרופובי, עם חומצות שומן לא פולריות. כאשר חלבוני הממברנה באים במגע עם הציטופלסמה – יש להם איזור הידרופילי, עם חומצות אמיניות טעונות או פולריות. כאשר חלבוני הממברנה באים במגע עם הציטופלסמה – יש להם איזור הידרופילי, עם חומצות אמיניות טעונות או פולריות.

חלבונים הקשורים לממברנה השומנית הדו - שכבתית Transmembrane  -helix  -barrel Lipid-linked Protein-attached Covalent link to lipid molecule Weak, non- covalent link to other membrane protein Integral Peripheral Adapted from ECB Fig 11-22

Why make an  helix? Transmembrane portions of proteins comprised of amino acids with hydrophobic side chains But peptide bonds joining amino acids to make protein backbone are usually polar (ie hydrophilic) Because no water within bilayer, amino acids in transmembrane sequence must form hydrogen bonds Most efficient hydrogen bonding achieved by adopting  helix: Hydrophobic side chains contact hydrophobic hydro- carbon tails of phospholipids Hydrophilic parts of polypeptide backbone form H bonds within interior of helix H bond Hydrophobic side chain Phospholipid  -helix Adapted from ECB Fig 11-24

סוכרים בממברנה - משמשים להכרות בין תאים - חשובים בהתמיינות תאים ובאירגונם ברקמות ובאברים. - מהווים את הבסיס לתגובה החיסונית (Ex. WBC and T-cell response). - סוכרים ממברנליים בד " כ הינם אוליגוסכרידים מסועפים עם כ - 15 יחידות סוכר. - משתנים בין יצור ליצור, בין מין למין ואפילו בין סוג תא אחד לאחר באותו יצור.

חלבוני טרנספורט יונים ומולקולות פולריות יכולים לחצות את הממברנה הליפידית הדו - שכבתית על ידי מעבר דרך חלבוני טרנספורט החוצים את הממברנה. יונים ומולקולות פולריות יכולים לחצות את הממברנה הליפידית הדו - שכבתית על ידי מעבר דרך חלבוני טרנספורט החוצים את הממברנה. לחלק מחלבוני הטרנספורט יש תעלות הידרופיליות. לחלק מחלבוני הטרנספורט יש תעלות הידרופיליות. חלבוני טרנספורט אחרים קושרים את המולקולות ונושאים אותם לרוחב הממברנה. חלבוני טרנספורט אחרים קושרים את המולקולות ונושאים אותם לרוחב הממברנה. כל אחד מחלבוני הטרנספורט הוא ספציפי כל אחד מחלבוני הטרנספורט הוא ספציפי ( לדוג. בתאי כבד, חלבוני טרנספורט של גלוקוז לא יכולים לשמש לטרנספורט של פרוקטוז ).

טרנספורט פסיבי אינו צורך אנרגיה מהתא. אינו צורך אנרגיה מהתא. חומרים עוברים על ידי דיפוזיה או אוסמוזה. חומרים עוברים על ידי דיפוזיה או אוסמוזה. דיפוזיה – זהו מעבר חומרים מריכוז גבוה לריכוז נמוך. דיפוזיה – זהו מעבר חומרים מריכוז גבוה לריכוז נמוך. אוסמוזה – זוהי התנועה של המים מריכוז גבוה לריכוז נמוך. אוסמוזה – זוהי התנועה של המים מריכוז גבוה לריכוז נמוך.

דיפוזיה של מומס אחד

מעבר פסיבי ( המשך...) חומרים יעברו דיפוסיה ממקום שבו הם מרוכזים יותר למקום שבו הם פחות מרוכזים, במורד מפל הריכוזים. חומרים יעברו דיפוסיה ממקום שבו הם מרוכזים יותר למקום שבו הם פחות מרוכזים, במורד מפל הריכוזים. ללא צורך ב – ATP. כל חומר עובר דיפוסיה בהתאם למפל הריכוזים שלו, כל חומר עובר דיפוסיה בהתאם למפל הריכוזים שלו, ללא תלות במפל הריכוזים של חומר אחר.

אוסמוזה – תנועת מים תנועת מים מריכוז גבוה לנמוך. תנועת מים מריכוז גבוה לנמוך. 3 סוגי תמיסות : 3 סוגי תמיסות : solution with the higher concentration of solutes is hypertonic. solution with the higher concentration of solutes is hypertonic. solution with the lower concentration of solutes is hypotonic. solution with the lower concentration of solutes is hypotonic. Solutions with equal solute concentrations are isotonic Solutions with equal solute concentrations are isotonic direction of osmosis is determined only by a difference in total solute concentration direction of osmosis is determined only by a difference in total solute concentration

Osmosis Examples אוסמוזה

Osmosis Example: Cell Survival Depends on Osmoregulation

Facilitated Diffusion Still diffusion so requires no energy or ATP Still diffusion so requires no energy or ATP Many polar molecules and ions that are normally stopped by the lipid bilayer of the membrane diffuse passively with the help of transport proteins. Many polar molecules and ions that are normally stopped by the lipid bilayer of the membrane diffuse passively with the help of transport proteins. passive movement of molecules down its concentration gradient via a transport protein is called facilitated diffusion. passive movement of molecules down its concentration gradient via a transport protein is called facilitated diffusion.

מעבר חומרים דרך הממברנה קשור בחלבונים החוצים את הממברנה (Transmembrane Proteins) לחלבוני הטרנספורט שני סוגי תפקידים : נשאים תעלות

Channel Proteins provide corridors allowing a specific molecule or ion to cross the membrane. provide corridors allowing a specific molecule or ion to cross the membrane. Allow for fast transport Allow for fast transport water channel proteins, aquaprorins, make possible massive amounts of diffusion water channel proteins, aquaprorins, make possible massive amounts of diffusion

Gated Channels open or close depending on the presence or absence of a physical or chemical stimulus. open or close depending on the presence or absence of a physical or chemical stimulus. Ex. neurotransmitters bind to specific gated channels on the receiving neuron, these channels open. Ex. neurotransmitters bind to specific gated channels on the receiving neuron, these channels open. This allows sodium ions into a nerve cell. This allows sodium ions into a nerve cell. When the neurotransmitters are not present, the channels are closed. When the neurotransmitters are not present, the channels are closed.

Key ions הבדלים הנובעים מטרנספורט ממברנלי

אסימטריה של מולקולות ריכוז יונים ריכוז יונים מולקולות קטנות מולקולות קטנות חומרים אחרים חומרים אחרים

Plasma Membrane and Intracellular Membranes are engaged in transport Gradients exist throughout the cell, creating micro-environments

How might these differ in speed of transport? First : All transport is limited by the rate of diffusion. Carriers involve conformational changes in the protein- often substrate specific Carriers involve conformational changes in the protein- often substrate specific Channels can be simple conduits through which chemicals respond to physical- chemical parameters- (size and electric charge) Channels can be simple conduits through which chemicals respond to physical- chemical parameters- (size and electric charge) How does transport occur (what drives it)? What are the basic types of transport we can expect to see?

מעבר חומרים דרך חלבוני הטרנספורט יכול להיות אקטיבי או פסיבי דורש אנרגיה תאית – מעבר אקטיבי

טרנספורט פסיבי על ידי נשאים חלבוניים Binding of the substrate at high concentration side causes conformational change. Compound released on low concentration side, causing return to original conformation.

מפל ריכוזים מפל ריכוזים A simple chemical gradient Note size of arrows

טרנספורט אקטיבי על ידי נשאים חלבוניים Generally couples an energy source to transport of something up its concentration gradient

Sodium-Potassium Pump Action

Examples

Transport System Integration Consider interaction of: Consider interaction of: Na +,Ca 2+ antiporter Na +,Ca 2+ antiporter Na +,K + -ATPase Na +,K + -ATPase Na + Homeostasis Na + Homeostasis  Multiple interacting systems

Receptor Mediated Endo. Very Specific