MEMBRANLARDAN MADDE TRANSPORTU

MEMBRANLARDAN
MADDE TRANSPORTU
Uzm.Dr.Mustafa SARIKAYA
Membranların Geçirgenliği
Membranlar, intrasellüler ve
extrasellüler sıvılar arasındaki
farklılığı başlıca iki özellikleri ile
sağlarlar:
1. seçici geçirgenlik
2. bu geçirgenliğin değişebilirliği
pasif transport sistemleri
Enerji kullanmayan transport
mekanizmaları:
•
•
•
•
basit difüzyon
kolaylaştırılmış difüzyon
filtrasyon
osmoz
aktif transport sistemleri
Enerji kullanan transport
mekanizmaları:
1. aktif transport
2. endositoz ve ekzositoz
difüzyon
Bir kaba konan sıvı veya gaz
şeklindeki maddenin molekülleri,
kabın her yerine ortalama olarak aynı
konsantrasyonda dağılır.
Bir kaba aynı
maddenin ayrı
yoğunluktaki
solüsyonları
konduğunda,
moleküller çok
yoğun oldukları
bölgeden az
yoğun yere doğru
dağılarak
konsantrasyonu
eşitler.
difüzyonun yönü
• difüzyonda hareket tek yönlü değildir
– moleküller
devamlı
hareket
halinde
olduğundan, az yoğun ortamdan çok yoğun
ortama da bir miktar madde geçişi olur
• iki yöne doğru olan difüzyon akımları
arasındaki fark net geçişi verir
difüzyonun gücü
Difüzyon akımının büyüklüğü
çeşitli faktörlere bağlı olarak
değişir:
1.
2.
3.
4.
5.
konsantrasyon farkı
sıcaklık
molekül kitlesi
yüzey alanı
ortam hali
difüzyonun hızı
• moleküller düz bir çizgide çok
uzağa gidemezler
– dolayısıyla
difüzyon
süresi
moleküllerin difüze olacakları
mesafenin karesiyle orantılıdır
• organizmada dolaşım sistemi
mesafeleri kısaltıcı işlev görür
membranlardan difüzyon
• hücre zarında difüzyon, aynı
molekülün sudaki difüzyonundan çok
daha yavaştır
• membranda difüzyonu sınırlayan
esas faktör lipid çift tabakadır
• polar ve iyonize moleküller ya hiç ya
da çok az difüze olur
• bir maddenin lipidlerde
eriyebilirliğinin yüksek olması
membranlardan daha kolay
geçmesini sağlar
protein kanallar
• sodyum, potasyum, klor ve kalsiyum
gibi iyonlar membran lipidlerindeki
son derece düşük erirliklerine
rağmen hızla difüze olurlar
• bu iyonların geçişi kanal vazifesi
gören integral proteinler yoluyla olur
• farklı hücreler, farklı iyonlara farklı
derecede geçirgendir
iyon kanalları
• kanalların kendilerine özel iyonlara
karşı spesifitesi vardır
– bu seçicilik kanal çapına veya kanal
duvarını oluşturan proteinlerin elektrik
yüküne bağlı olabilir
• kanalın çapı, içerisinden geçecek
iyona göre hafifçe büyüktür
elektrokimyasal gradyent
• membranlardan
iyonların
geçişi
yalnızca konsantrasyon gradyentine
göre olmaz
• plazma
membranının
dinlenim
potansiyeli gereği, pozitif iyonları içeri
çekmeye, negatif iyonları ise dışarı
itmeye yönelen bir kuvvet vardır
• konsantrasyon
gradyenti
ile
elektriksel çekim gücü arasındaki
bileşke kuvvet ile iyonun geçişi
belirlenir
iyon permeabilitesi
• iyon kanallarının açılıp kapanması ile
membran permeabilitesinde
değişiklik meydana gelir
• bu durum kanal proteini
konformasyonu üzerindeki
değişiklikler yoluyla sağlanır
İyon kanalının açılma frekansı ile
açık kalma süresi üzerinde etkili
başlıca 3 faktör vardır:
1. membrana bağlanan spesifik
kimyasal haberciler (ligand duyarlı
kanallar)
2. membran potansiyelinde değişiklikler
(voltaj duyarlı kanallar)
3. membranın gerilmesi
(mekanosensitif kanallar)
aracılı transport
sistemleri
• polaritesi fazla veya büyük
moleküllerin geçişi daha çok
birtakım taşıyıcı işlevi gören
membran proteinleri ile olur
– farklı hücrelerde farklı tip ve sayıda
taşıyıcı bulunabilir
• bağlanma yine proteinin
konformasyonu üzerinde
meydana gelen değişiklik ile olur
Aracılı transportta geçiş hızını 3
faktör belirler:
1. taşıyıcının o madde için afinitesi
2. membrandaki taşıyıcı miktarı
3. taşıyıcı protein
konformasyonunda meydana
gelen değişiklik hızı
kolaylaştırılmış difüzyon
• net akım konsantrasyon
gradyenti ile aynı yöndedir; iki
taraf konsantrasyonu
eşitlendiğinde akım durur
• enerji gerektirmez
• en güzel örnek glikozdur
Vander-Sherman-Luciano; Human Physiology, 2001.
aktif transport
• konsantrasyon gradyentine zıt yönde
bir taşınım söz konusudur
• iki tarafın konsantrasyonu eşitlense
de devam eder; taşınan madde için
bir kararlılık durumu vardır
• enerji gerektiren bir olaydır
enerji;
1. ya taşıyıcı protein üzerindeki
bağlanma yerinin membranın bir
tarafında diğer tarafa göre daha
yüksek bir afinite göstermesini
2. ya da proteindeki bağlanma
bölgesinin
membranın
bir
tarafından diğer tarafa hareket
etme hızını
... değiştirir
primer aktif transport
Taşıyıcı protein ATP’yi doğrudan
yıkarak kendini fosforilleyen bir
ATPaz’dır.
1. Na+-K+ ATPaz
2. Ca+2 ATPaz
3. H+ ATPaz
4. H+-K+ ATPaz
sekonder aktif transport
• enerji olarak doğrudan ATP değil, iyon
konsantrasyon gradyentini kullanılır
• taşıyıcı
protein
üzerinde
asıl
taşınacak madde haricinde bir de
enerjiyi sağlayacak olan iyonu
bağlayan bölge vardır
• bu iyon genellikle sodyumdur
simport - antiport taşınım
• sekonder aktif transport ile taşınan
madde sodyum iyonları ile aynı yönde
taşınıyorsa simport (sodyum cotransportu),
• ters yönde taşınıyorsa antiport
(sodyum counter-transportu) olarak
anılır
• kural olarak transport mutlaka
konsantrasyon gradyentine zıt yöndedir
Na+-Ca+2 zıt transport proteini
özet
osmoz; suyun difüzyonu
• su, polar bir molekül olmasına rağmen
hücre zarından hızla difüze olur
• geçiş iki taraf arası osmolarite farkına
göredir
• su, osmolaritesi düşük olan bölgeden
yüksek osmolariteye sahip tarafa
geçer
osmotik basınç
• bir solüsyonun osmotik basıncı = “saf
su ile yanyana konduğunda, su
difüzyonunu
önleyebilmek
için
uygulanması gereken basınç”
• osmotik basıncı arttıkça osmolarite de
artar, su konsantrasyonu düşer
organizmada osmolarite
• vücut sıvıları osmolaritesi 300
mOsm/l’dir
• extrasellüler sıvıdaki partiküllerin %85
kadarı sodyum ve klor, hücre
içindekiler ise en çok potasyum
iyonları ile organik maddelerdir
• hücreler osmotik basıncı
kendilerinden daha yüksek bir ortama
konduğunda su kaybına uğrayarak
büzüşür, osmotik basıncı düşük
ortamda ise su alıp şişerler
izotonik solüsyon = membrandan
geçebilen mevcut madde
konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300
mOsm/l geçemeyen madde içeren
solüsyon
hipertonik solüsyon = Membrandan
geçebilen mevcut madde
konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300
mOsm/l’den fazla geçemeyen madde
içeren solüsyon
hipotonik solüsyon = membrandan
geçebilen mevcut madde
konsantrasyonuna bakılmaksızın, 300
mOsm/l’den daha az geçemeyen madde
içeren solüsyon
endositoz
pinositoz: hücre içine sıvı materyal
alınır (hücrenin içmesi)
fagositoz: hücre içine hasara uğramış
doku artıkları veya bakteriler vb alınır
(hücrenin yemesi)
• endositoz sırasında hücre membranı
bir parçasını kaybeder
– bu kayıp ekzositoz ile yerine konur
fagositoz
Hücreye alınan
endositik vezikül
2 çeşit akıbete
uğrayabilir:
1.
sitoplazmayı boydan
boya geçip karşı
taraftan ekzositoz ile
dışarı çıkabilir
2.
lizozomlarla
kaynaşarak
içeriklerinin
sindirilmesini sağlar
ekzositoz
Başlıca 2 fonksiyonu vardır:
1. hücrelerde sentezlenip de
membranı geçemeyen moleküllerin
salgılanması
2. endositoz ile kaybolan membranın
yerine konması
Ekzositoz olayı çoğu hücrede
kalsiyum iyonları tarafından
tetiklenir.
epitelyal transport
PARASELLÜLER YOL: komşu epitel
hücreleri arasından difüzyon ile geçiş
(yalnızca su ve bazı küçük moleküller)
TRANSSELLÜLER YOL: membranın bir
tarafından hücre içine geçiş, sitozol
boyunca difüzyon ve diğer taraf
zardan hücre dışına çıkış