Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Исходя из приведенных выше расчетов, можно вполне обоснованно предсказать, что мембранные белки, соединенные за счет поперечных сшивок в крупные агрегаты, должны иметь низкие скорости диффузии и располагаться в каком-нибудь одном участке поверхности клетки. Именно это и наблюдается. Если для образования поперечных сшивок были использованы флуоресцентно меченные антитела, то агрегаты сначала определяются как пятна на клеточной поверхности (цэтчи). Со временем эти участки собираются на одном полюсе клетки, образуя структуру, называемую «колпачкомв, Лвтература: Вгецсяег, М.Я.
Епдосу1оз1к ге1апоп ю сарр1пя апд сей 1осогпоноп. Яс1епсе 224: 681 — 686, 1984. Ппааматнческап мембрана 919 Мембранные углеводы 6-16 А. гликопротеины; гликолипиды; протеогликаны Б. )ч)-связанные; О-связанные В. лектнны Г. клеточная оболочка; гликокаликс 6-17 А. Правильно Б. Правильно. В. Неправильно. Справедливо прямо противоположное. Г. Правильно. Д. Неправильно. Во внутренних мембранах углеводы обращены внутрь компартмента, ограниченного мембраной.
Е. Неправильно. Хотя молекулы углевода в основном присоединены к интегральным белкам мембраны, в гликокаликсе также могут содержаться адсорбированные гликопротеины и протеогликаны. 6-18 Предложение вашего коллеги основывается на важном различии между нормальными и вывернутыми наизнанку мембранными везикулами, Нормальные везикулы несут на своей внешней, обращенной к среде поверхности углеводы, поэтому при аффинной хроматографии они будут задерживаться в аффинной колонке, содержащей лектин. Вывернутые наизнанку везикулы, наоборот, не имеют углеводов на своей внешней поверхности, так что они будут проходить через такую колонку совершенно свободно. 6-19 А.
Цитохалазин В конкурентно ингибнрует транспорт глюкозы, по- скольку он, по-видимому, присоединяется к участку связывания О-глюкозы или вблизи него. Если Ет-глюкоза присутствует в избытке, то участок связывания на переносчике занят Ет-глтокозой, что препятствует присоединению к нему цитохалазина и влияет тем самым на образование перекрестных связей. С другой стороны, Ь-глюкоза не влияет на связывание цитохалазина В с переносчиком, поскольку она не взаимодействует с последним.
Б. Поскольку обработка нативного переносчика глюкозы ферментом, отщепляющим боковые олигосахаридные цепи, приводит к получению более четкой электрофоретической полосы, размытый характер ее должен быть обусловлен гетерогенностью углеводных компонентов, связанных с белком. Объясняется ли эта гетерогенность различной заполненностью участков на поверхности белка, способных к О- или Х-связыванию олигосахаридов, либо связана с вариабельностью длины или последовательности боковых слит.осахаридных цепей, пока неизвестно.
Данная степень гетерогенности необычна, большинство гликопротеинов образуют гораздо более резкие полосы при электрофорезе в полиакриламидном геле с ДСН. Хотя на каждый эритроцит приходится до 350000 молекул этого белка (столько же, сколько гликофорина и белка полосы 3), однако в течение многих лет он оставался незамеченным. К тому же существовали противоречивые мнения относительно молекулярной идентификации переносчика глюкозы, его молекулярный вес оценивали величинами до 200000 Да. Причиной была размытость, нечеткость его полосы при электрофорезе.
Литература: АГГагтГ, И'./., ЬеьтьсггГ, С, Е. Мопос!опа! апбЬосйее то гйе 81псозе тгаперогтег йотп Ьшпап етутЬгосутез: Ыепттйсабоп оГ тЬе тгаперогтег аз а Мг = 55,000 рготеаь Ю. Вге. СЬетп. 260:8668- 8675, 1985. 320 Глава 6 Транспорт через мембрану малых молекул б-20 А. мембранные транспортные Б, переносчики; каналы В.
пассивный (облегченная диффузия); активный Г. электрохимический Д. снмпорт Е. анионы; антипорт Ж. (Ма' + К")-насос, или ()Ча+ + К+)-АТРаза 3. саркоплазматическнй ретикулум И. о(а'-Н'; амилорид К. микроворсинки Л. перенос групп М. порины; пернплазматические субстрат-связывающие Н.
каналы; ионные каналы О. изменения потенциала; механическая стимуляция; связывание лиганда; изменения концентраций ионов П. мембранный потенциал (потенциал покоя); К+ Р, потенциал действия С. локальная фиксация потенциала (пэтч-кламп) Т. регулируемый потенциалом; тетродотоксин; сакситоксин У. химические синапсы; нейромедиатор Ф. ацетилхолин; рецепторы ацетнлхолина Х. ионофоры; подвижные переносчики ионов; каналообразующие ионофоры; К+, Саэ" 6-21 А.
Неправильно. Для ионов непроницаемы липндные бислои, но в плазматнческой мембране имеются специфичные ионные каналы и переносчики, которые делают ее легко проницаемой для некоторых ионов при определенных условиях. Б. Правильно. В. Неправильно. Представление о работе белков-переносчиков по типу вращающейся двери предполагает, что они постоянно перемещаются из одного монослоя мембраны в другой. В действительности же этого не происходит. Г. Правильно. Д. Правильно.
Е. Неправильно. Цикл фосфорилирования и дефосфорилирования Са~'-насоса аналогично циклу (Ма' + К')-насоса составляет часть механизма его действия, и гцлролиз АТР дает энергию для переноса ионов против высокого электрохимического градиента. Выход Са~+ из саркоплазматического ретикулума происходит не через Са~+-насос, а через другой канал, природа и механизм регуляции которого пока не выяснены.
Ж. Неправильно. Нет прямой связи между протонной помпой, активируемой светом (которая, действительно, выкачивает протоны нз клеток бактерий на свету) и синтезом нли гидролизом АТР. Однако бактерии обладают особым мембранным белком, который может действовать как АТР-синтетаза, перенося протоны внутрь клетки. 3. Правильно. И. Правильно.
К. Неправильно. Хотя (Ха+ + К')-насос является электрогенным и вносит небольшой (20'/о) прямой вклад в мембранный потенциал из-за неэквивалентности обмена, в основном мембранный потенциал создается за счет канала утечки К~, делающего мембрану Плазматическая мембрана 321 селективно проницаемой для К'. 1(Ха' + К')-насос вносит важный, хотя и непрямой вклад в мембранный потенциал, поддерживая градиент К+ через мембрану3. Л.
Правильно М. Правильно. Н. Правильно. 6-22 А. Эти данные показывают, что стимуляция инсулином поглощения глюкозы происходит вследствие перераспределения уже существующих молекул переносчика глюкозы, т. е. за счет их перемещения из внутриклеточного пула в плазматическую мембрану.
Пятикратное увеличение скорости поглощения глюкозы клетками, обработанными инсулином, сопровождается пятикратным увеличением числа молекул переносчика глюкозы в плазматической мембране и соответствующим уменьшением их числа во фракции внутренних мембран. Б. Величины Ки и К „„не изменяются. Величина Кн для транспорта глюкозы в обоих случаях — интактных и обработанных инсулином клеток-равна 2 мМ, т. е, при этой концентрации глюкозы в обоих случаях скорость транспорта равна половине от максимальной величины (рис. 6-9).
Пятикратное увеличение скорости транспорта глюкозы можно полностью объяснить пятикратным увеличением числа молекул переносчика в плазматической мембране. Может удивить то, что пятикратное увеличение скорости транспорта не связано с соответствующим возрастанием Р'„,„, однако Р„,„ †максимальная скорость при определенном количестве фермента.
Когда наблюдаемые в эксперименте скорости пересчитывают с учетом пятикратной разницы в числе молекул переносчика, то максимальные значения скорости транспорта оказываются идентичными, следовательно, 14„,„не изменилась. 6-23 А. Если бы все изменение свободной энергии при гидролизе АТР (А6 = — 12 икал,!моль) могло быть использовано на обеспечение процессов транспорта, то образование за счет этого максимального возможного градиента концентрации сопровождалось бы изменением свободной энергии, равным + 12 икал/моль. С, Лбы = — 2,3ЯТ1о81е — '+ 2ГК ! Перепишем это уравнение следующим образом: 1о8 е — = С, — Г261„+ гг $' С! 2,3ЯТ Для незаряженных веществ член уравнения, относящийся к электрическому заряду, (гЕ)4) равен нулю. Тогда С, — А61„ '~ С, 2,3КТ Подставив числовые значения 22441„, Я и Т, получим С, — 12 ккал,!моль 1ой,е С! 2,3 х 1,98 х 10 2 клал/(К х моль) х 310 К С, 1о81о 4 = 8 50 ~ С.! 21-1428 322 Глава 6 1о8 — = 8,50 С, 10 С вЂ” =32 х10.
С!8 С, Таким образом, в случае незаряженного вещества система транспорта, в которой за счет гцдролиза 1 моля АТР переносится 1 моль растворенного вещества, могла бы в принципе обеспечить такой концентрационный градиент через мембрану, при котором концентрации вещества по две стороны от мембраны различались бы более чем на восемь порядков. Удивительно! Б. Если бы все изменение свободной энергии при гндролизе АТР (Лб = — 12 акал/моль) могло быть использовано на транспорт Са'+ из клетки, то образование максимального концентрационного градиента сопровождалось бы изменением свободной энергии, равньпи + 12 акал/молгс С, Лб„, = 2,3ЯТ1о8 ~о гРИ ! Со А~оы + зР1 Перепишем это уравнение: !о8„— = —. Поскольку С, 23ЯТ Са'+ — заряженная частица, то необходимо учесть электростатическую составляющую. Подставив соответствующие числовые значения, получим С, 12 икал~моль + 12 х 23 клал!(В х моль) х ( — 0,06В)3 !ой~о С,.
2,3 х 1,98 х 10 ' килли х моль х 310 К) С, !ой — ' = 6,54 га С вЂ” =35 х 10. С, С,. Таким образом, транспортная система, в которой гидролиз 1 моля АТР сопряжен с переносом 1 моля Са~' за пределы клетки, могла бы в принципе обеспечить градиент концентрации на мембране, превышающий 6 порядков. Сравнивая этот расчет с аналогичным расчетом для незаряженного растворенного вещества, можно отметить, что в случае переноса против мембранного потенциала величина теоретического предела снижается на два порядка. Градиент концентраций Са'+ на плазматической мембране клеток млекопитающих обычно составляет более четырех порядков, что значительно ниже теоретического предела. В.
Изменение свободной энергии при транспорте Ха' из клетки можно вычислить следующим образом: С, Лб,„, = 2,3ЯТ!ойш — ' — гРИ Подставляя численные значения (2,3КТ= 1,41 акал/моль), полу- чаем: 145 мМ! Лб „= 1,41 ккал/моль х 1ой — (— е! 1 1О М 23 клал — 1 х х [ — 0,06В3 В х моль Плаэматнческая мембрана 323 Л6,„, = 3,0 акал/моль 1ча Лб,м = 9,0 клал!3 моль Ха'. Изменение свободной энергии при транспорте К э в клетку составляет С, Ьбм = — 2,3ЛТ)о8щ — '+ гр7. Подставляя численные значения (2,3ЯТ= 1,41 ккал/моль), полу- чаем: 5мМ ) Лбм = — 1,41 икал~моль х 1о81а (+ 23 ккал + 1 х х1 — 0,06В1 У моль Лбм = 0,66 клал/моль К+, Лбм = 1,3 икал/2 моль К'.
Полное изменение свободной энергии при работе (Ха+ + К')-на- соса можно оценить таким образом: Або + ~~~и Ьб = 9,0 клал/3 моль Ха' + 1,3 клал~2 моль К', Л6 = 10,3 ккалДЗ моль г4а' и 2 моль К'). Г. При гидролизе АТР освобождается 12 клал/моль, а для транспорта 3 Ха' из клетки и 2 К' в клетку требуется 10,3 клал)моль, следовательно, эффективность ()Ча' + К')-насоса равна 10,3 е11 = — ' = 86%. 12,0 Даже при такой высокой эффективности на работу насоса обычно расходуется треть энергетических ресурсов в клетках млекопитающих и, следовательно, такова же связанная с ним доля общего потребления энергии целым организмом. 6-24 А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
