Biolo ke membrane elijske membrane su od ivotne va nosti za
eliju Plazma membrana zatvara eliju, defini e njene granice i odr
ava esencijelnu razliku u sastavu citozola i spolja njeg okru enja
Sve biolo ke membrane imaju sli nu strukturnu ke membrane
organizaciju, iste klase hemijskih supstanci i veliki broj drugih
zajedni kih osobina Pod elektronskim mikroskopom elijske membrane
se vide kao troslojne strukture sa dve tamne spolja nje i jednom
svetlom unutra njom trakom Prose na debljina membrana je 7 - 10 nm,
intracelularne membrane su obi no tanje od plazma membrane2009/2010
1
Lipidi u membrani Glavna lipidna jedinjenja koja ulaze u sastav
membrane su fosfogliceridi, sfingolipidi i holesterol, a u malim
koli inama se nalaze i glikolipidi i kardiolipin Razli ite membrane
sadr e razli ite koli ine pojedinih klasa lipida Kod plazma
membrana postoji najve a varijacija u sastavu lipida Plazma
membrana ima najve u koncentraciju neutralnih lipida i sfingolipida
Mijelinske membrane nervnog tkiva sadr e dosta sfingolipida i to
uglavnom glikosfingolipida Intracelularne membrane prvenstveno sadr
e fosfogliceride i vrlo malo sfingolipida i holesterola.2009/2010
2
Lipidi u membrani Fosfolipidi i sfingolipidi se u osfolipidi
sfingolipidi vodenoj sredini organizuju u strukture koje se
nazivaju micele Micele su stabilne strukture zahvaljuju i
interakciji polarnih grupa sa vodom i silama atrakcije izme u
ugljovodoni nih lanaca u unutra njosti micela Micele ne mo e da
stvara mali broj molekula amfipati nih lipida postoji kriti na
koncentracija za formiranje micela2009/2010 3
Lipidi u membrani Veliki molekuli lipida u vodenim rastvorima
organizuju se u dvoslojne strukture: polarne glave strukture: ka
spolja, a hidrofobni repovi ka unutra njosti Ove dvoslojne
strukture stvaraju dvoslojne strukture zatvorene sferne oblike,
koji oblike, koji potpuno razdvajaju spolja nji od unutra njeg
prostora Ovakve estice se nazivaju lipozomi
2009/2010
4
Proteini u membrani Ve inu funkcija membrane obavljaju proteini
Sadr aj proteina u membrani je u korelaciji sa tim koliko je
funkcija membrane kompleksna i raznovrsna, ali u proseku 50% (25%
75%) mase membrane ine proteini Molekuli lipida su mali u
poredjenju sa molekulima proteina - na 50 molekula lipida dolazi
jedan molekul proteina Membranski proteini se klasifikuju u dve
grupe prema prirodi veze sa lipidnim slojemo periferni (ili spolja
nji) o integralni (ili unutra nji)2009/2010 5
Proteini u membrani Periferni proteini Locirani su na povr ini
membrane a vezani su za druge proteine membrane kovalentnim vezama
Mogu da se odvoje od membrane relativno jednostavnim postupcima
ekstrakcije, Integralni proteini Mogu da se ekstrahuju iz membrane
samo uz pomo deterd enata ili organskih rastvara a U svom sastavu
obi no sadr e vrsto vezan lipid, ije uklanjanje dovodi do
denaturacije proteina i gubitka biolo ke funkcije Uklanjanje
integralnih proteina iz membrane dovodi do degradacije
membrane2009/2010 6
Ugljeni hidrati u membrani Isklju ivo u obliku oligosaharida
koji su kovalentno vezani za proteine i manje za lipide Uvek su
lokalizovani na strani koja nije u kontaktu sa citoplazmom (na
spolja njoj strani plazma membrane ili na unutra njoj strani
membrane endoplazmatskog retikuluma, Gold i-aparata i
ilizozoma)7
2009/2010
Struktura membraneFluidno-mozai ni model strukture membrane
luidno-
2009/2010
8
Fluidnost membrane Fluidnost u lipidnom delu membrane: kre u se
i lipidi i proteini Stepen fluidnosti membrane zavisi od
temperature i sastava membrane Specifi an sastav pojedinih biolo
kih membrana uslovljava i razliku u fluidnosti izme u tih membrana
Holesterol smanjuje fluidnost membrane Unutra njost membrane je
mnogo fluidnija zbog krajeva ugljovodoni nih lanaca koji su tu
locirani, a povr ine membrane su manje pokretljive, delom i zbog
holesterola koji je lociran bli e povr ini.
2009/2010
9
Transport kroz membranu Neposredovan transport (transport bez
posrednika) ili difuzija Kanali i pore Posredovan transport - uz
pomo proteina nosa a koji se nazivaju transporteri ili
translokatorio Pasivno posredovan transport ili olak ana difuzija
-u pravcu koncentracionog gradijenta pasivan transport glukoze
anjonski transportni sistem u eritrocitima pasivni transportni
sistemi u mitohondrijama. pasivni o Aktivan transport - nasuprot
koncentracionom gradijentu i uz utro ak energije primaran aktivan
transport: transport Na+ i K+ i transport Ca2+, sekundaran aktivan
transport: transport glukoze i Na+, transport aminokiselina i
transport hlorida i Na+ u tankom crevu, translokacija grupa:
transport aminokiselina.2009/2010 10
Neposredovan transport - difuzija Odvija u tri koraka:o
rastvorena supstanca mora da napusti vodenu sredinu sa jedne strane
membrane i da u e u membranu o supstanca mora da pro e kroz
membranu i o supstanca mora da napusti membranu i u e u novu
sredinu sa druge strane membrane.
U svakom od ovih koraka postoji ravnote a izme u dva stanja
Brzina difuzije supstanci direktno je proporcionalna njenoj
rastvorljivosti u lipidima, kao i veli ini i obliku
molekula2009/2010 11
Kanali i pore Integralni proteini mogu da obrazuju otvore u
membrani Kanali su visoko selektivni za specifi ne neorganske
katjone i anjone, dok pore nisu selektivne i dozvoljavaju prolazak
i neorganskim i organskim molekulima Kretanje molekula i jona kroz
kanale i pore ide u oba pravca, ali uvek u pravcu koncentracionog
gradijenta Kontroli e se otvaranjem i zatvaranjem kanala Otvaranje
i zatvaranje kanala se posti e promenom konformacije konformacije u
proteinu koji obrazuje kanal Impuls za promenu konformacije mo e
biti:o Promena transmembranskog potencijala o Vezivanje specifi nog
molekula za protein2009/2010 12
Posredovan transport Membrane sadr e transportne sisteme koji se
razlikujuo po specifi nosti u odnosu na supstance koje prenose o po
na inu na koji se taj proces obavlja
U transportne sisteme spadaju: Transporteri - membranski
proteini koji za sebe vezuju molekule ili jone i fizi ki ih prenose
kroz membranuo u pravcu koncentracionog gradijenta (pasivni) o
nasuprot koncentracionom gradijentu (aktivni) uz utro ak (aktivni)
energije.
Translokatori grupa - transportni mehanizmi kojima se ne obavlja
samo preno enje molekula kroz membranu, nego se oni u tom procesu
menjaju i tako hemijski promenjeni prelaze na drugu stranu
membrane2009/2010 13
Preno enje molekula uz pomo transportera Transporteri omogu
avaju preno enje jednog ili vi e molekula kroz membranu brzinom
koja je ve a od brzine kojom se odvija prosta difuzija Proces preno
enja uz pomo transportera odvija se u etiri stepena:o prepoznavanje
odre ene supstance u grupi drugih supstanci koje se nalaze u
vodenoj sredini o translokacija supstance kroz membranu o osloba
anje supstance od transportera o obnavljanje odnosno vra anje
transportera u po etne uslove da bi mogao da primi novi molekul za
preno enje
2009/2010
14
Preno enje molekula uz pomo transportera
2009/2010
15
Pasivan posredovan transport Pasivan posredovan transport ili
olak ana difuzija ili Omogu ava preno enje supstanci kroz membranu
bez utro ka metaboli ke energije Pravac kretanja molekula je uvek u
pravcu koncentracionog gradijenta Od difuzije se pasivan posredovan
transport razlikuje u slede em:o postoji strukturna specifi nost za
molekule koji se prenose o proces ide kinetikom zasi enja o mogu a
je i specifi na inhibicija kretanja
U pasivne posredovane transportne sisteme spadaju:o ulazak
glukoze u mnoge elije, o anjonski transportni sistem u eritrocitima
i o mitohondrijalni transportni sistemi2009/2010 16
Pasivan transport glukoze Fiziolo ki pravac kretanja glukoze u
ovom transportu je uvek u eliju Transport glukoze u eliju se
obavlja uniport mehanizmom koji ima kinetiku zasi enja a mo e i da
se inhibira Najaktivniji za D-glukozu, Dali mo e da prenosi i
DDgalaktozu, D-manozu i DDDarabinozu i neke druge e ere, kao i
glicerol2009/2010 17
Anjonski transportni sistem u eritrocitima Slu i za preno enje,
odnosno izmenu Cl- i HCO32- antiport mehanizmom Prenosi se Cl- u
jednom, a pravcu, HCO32- u drugom pravcu, uvek u pravcu
koncentracionog gradijenta Ima va nu ulogu u regulaciji pH
arterijske i venske krvi.
2009/2010
18
Pasivni transportni sistemi u mitohondrijama Unutra nja membrana
mitohondrija sadr i antiport sisteme sisteme za izmenu anjona izme
u citosola i mitohondrijalnog matriksa:o o o o za izmenu ATP i ADP,
za izmenu fosfata i OH-, za izmenu malata i fosfata i za izmenu
aspartata i glutamata.
Bez utro ka energije i uvek u pravcu koncentracionog
gradijenta2009/2010 19
Aktivan posredovan transport Transportni sistemi koji zahtevaju
utro ak energije za ransportni sistemi preno enje supstanci kroz
membranu Karakteristike: arakteristike:o o o o strukturna specifi
nost za supstance koje se prenose preno enje kinetikom zasi enja
mogu nost inhibicije moze moze da se odvija nasuprot
koncentracionom gradijentu
Aktivni transporteri mogu da se klasifikuju na:o primarne
transportere koji zahtevaju direktan utro ak ATP i o sekundarne
transportere koji koriste transmembranski elektrohemijski gradijent
Na+; metaboli ka energija u obliku ATP se koristi za odr avanje
gradijenta Na+, koji omogu ava kretanje molekula simport
mehanizmom2009/2010 20
Primaran aktivan transport Translokacija Na+ i K+ (Na+-K+-pumpa)
Na+-K+-antiport sistem koji koristi direktnu hidrolizu ATP za
kretanje molekula U ovom procesu istovremeno se de avaju:o
hidroliza ATP uz pomo enzima Na+,K+-ATP-aze i ATPo prolazak Na+ i
K+ kroz membranu nasuprot koncentracionom gradijentu (Na+ izlazi iz
elije, K+ ulazi u eliju) i uz pomo proteina transportera koji se
naziva i Na+-K+-pumpa.
2009/2010
21
Na+-K+-pumpa Na+-K+-ATP-aza je tipi an integralni membranski
protein, ATPsagra en od dve ve e -jedinice i dve manje -jedinice,
na koje su vezana dva polisaharidna lanca ATP se vezuje za
-subjedinice sa unutra nje strane membrane
2009/2010
22
Na+-K+-pumpa Transport Na* i K+ se odvija antiport mehanizmom uz
naizmeni nu fosforilaciju i defosforilaciju -subjedinica, to je pra
eno konformacionim promenama enzima
2009/2010
23
Transport Ca2+
2009/2010
24
Sekundaran aktivan transport Kao izvor energije koriste
elektrohemijski gradijent jona Na+ Sekundarnim transportom se
prenose ugljeni hidrati, aminokiseline, hloridi i Ca2+ Nema
direktnog utro ka ATP, apsolutno je zavistan od transporta Na+ i sa
svakim jonom Na+ prenosi se jedan molekul druge supstance za
funkcionisanje Na+-K+-pumpe tro i se ATP (za transport 3Na+
potreban je jedan molekul ATP) za transport jednog molekula druge
supstance potro i jednog se1/3 se1/3 molekula ATP
2009/2010
25
Simport transport glukoze i Na+
2009/2010
26
Translokacija grupa Glavni problem kod aktivnih transportnih
sistema je osloba anje transportovanog molekula od nosa a Obavlja
tako to se zbog konformacione promene proteina menja afinitet za
ligand Drugi mehanizam za osloba anje supstrata od proteina je
hemijska promena molekula posle translokacije a pre osloba anja od
transportera, pri emu nastaje novo jedinjenje sa smanjenim
afinitetom za transporter Primer za ovu vrstu transporta je
-glutamil-ciklus za glutamiltransport aminokiselina. U ovaj proces
je uklju en enzim aminokiselina. -glutamil-transpeptidaza koji je
vezan za membranu i glutamilkatalizuje reakciju transpeptidacije. U
ovoj reakciji se stvara dipeptid koji u estvuje u u transportu
aminokiselina.2009/2010 27
Translokacija grupa Aminokiselina koja se transportuje je
supstrat na koji se prenosi -glutamil-ostatak iz glutationa, a
novonastali glutamildipeptid nije deo hemijskog gradijenta za
aminokiseline -Glutamil-derivat se tada hidrolizuje enzimom koji
nije Glutamilvezan za membranu i u toj reakciji nastaje slobodna
aminokiselina i 5-oksiprolin 5 Ovaj proces preno enja naziva se
translokacija grupa Da bi sistem mogao da funkcioni e glutation
mora da se resinteti e, to zahteva utro ak od tri molekula ATP To
zna i da se za preno enje jednog molekula aminokiseline ovim
procesom potro e 3 molekula ATP
2009/2010
28
Translokacija grupa
2009/2010
29
