Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 180
Текст из файла (страница 180)
Транспортер глюкозы зритроцитов опосредует пассивный транспорт Производящий энергию метаболизм в эритроцитах зависит от постоянного поступления глюкозы из плазмы крови, где поддерживается концентрация глюкозы 5 л1М. Глюкоза попадает в эритроциты путем облегченной диффузии через специфический транспортер со скоростью, которая в 50 000 раэ больше, чем скорость некатализируемой диффузии. Транспортер глюкозы эри- о Гилрафобный в Полярный ° Заряженный 4 за~"в:-",ф::$'-::.'::4$$ Внутр соо- — Бег — Ееи — Чат — Тьг — Аее — Рье — дев Рис.
11-29. Предполагаемая структура 6СПТ1. а) Транс- мембранные спирали представлены хак наклонные ряды из трех или четырех аминохиспотных остатков, каждый ряд изображает один виток а-спирали. Девять из 12 спиралей содержат три ипи более полярных ипи заряженных аминокислотных остатков (голубые и красные), часто разделяющихся несколькими гидрофобными остатками (желтые).
Данное изображение не отражает трехмерную структуру. б) Круговая диаграмма покззымет распределение полярных и непопярных опатков на поверхности спирального сегмента. Вид на спираль со стороны Н-хонца перпендикулярно аси. Сасеютие остатки соединены в линейной последовательности стрелками, а каждый остаток по кругу расположен в той позиции. которую он занимает в спирали; напомним, что требуется З,б остатков дпя полного витка о-спирали. В данном примере полярные остатки (голубые) находятся на одной стороне спирали, а гидрофобные (желтые) — на другой.
По определению, зта спираль амфифипьяа. в) Локализация бок о бох пяти ипи шести амфифипьных спиралей, у каждой из которых полярная поверхиосп ориентирована по направлению к центральной полости, дает возможность образовать траясмембраниый канал, выстланный полярными и зарюкенными остатками. Этот канал предоставляет большие возможности дпя образования водородных связей с глюкозой при ее движении через транспортер.
155«1 Часть[. 11. Биологические мембраны и транспорт 41[аз Я-2~~аз дз я з [В[,м '1мМ) б к, Рис. 11-30. Кииетика транспорта глюкозы в эритроциты. а) Начальная скорость входа глюкозы в эритроцит Уз зависит от начальной концентрации глюкозы вне клетки 5,х (снаружи). 6) Графин в двойных обратных координатах по данным (а). Кинетика облегченной диффузии аналогична кинетике ферментативной реакции (ср. графики рис. 6-11 и рис.
1 в доп. 6-1). Заметим, что К, аналогична константе Михаэлиса К„. Виугря троцитов (называемый С1Л)Т1, чтобы отличать его от сходных глюкозных переносчиков н других тканях) является интегральным белком типа П1 (М, 45000) с 12 гидрофобными сегментами, каждый из которых, как принято считать, образует спираль, пронизывающую мембрану. В деталях структура С[ХТ1 пока неизвестна, по одна иа правдоподобных моделей предполагает, что параллельное бок о бок расположение нескольких спиралей образует трансмембранный канал, выстланный гидрофильпыми остатками, которые могут образовать водородные связи с глюкозой при ее движении через канал (рис.
11-29). Транспорт глюкозы можно описать, используя аналогию с ферментативной реакцией, з 'о х Я « о х х а х л .4 0 х«: о х с л с х о ~ й й зз х Внекяеточпая коппептрапия глюкозы, [5]„м (мМ) в которой «субстратом» является глюкоза вне клетки (5„„,„, я), «продуктом» вЂ” глюкоза внутри (52«2 «), а «фсрмснтом» вЂ” транспортер (Т). Когда скорость поглощения глхжозы определяется как функция концентрации глюкозы снаружи (рис. !1-30), резулыирующая кривая — гипербола, и при высокой внещпей концентрации глюкозы скорость поглощения приближается к [г,„зз Формально такой процесс транспорта можно описать уравнсн ням и где 141, /г 1 и т. д. — константы скоростей прямых и обратных реакций на каждой стадии; Т, — конфорыация транспортера, обращенная наружу, а Тз — обращенная внутрь. Все стадии транспорта глюкозы представлены на рис.
11-31. Поскольку каждая стадия обратима, переносчик, в принципе, способен как вводить глюкозу в клетку, так и выводить ес из клетки. Однако глюкоза всегда перемещается по градиенту своей концентрации; обычно зто означает, что она поступает а клетку. Поступающая в клст- 1 )-Гззюкоза О Снаружи Рис. 11-31. Иадепь переноса глюкозы в эритрациты с помощью 6[.ВТ1. Транспортер существует в двух конформациях: Т, — со связывающим глюкозу сайтом, экспонироваиным на внешней поверхности плаэматической мембраны, и Т, — со связывающим глюкозу сайтои, расположенным на внутренней поверхности.
Транспорт глюкозы протекает в четыре стадии. О1 Глюкоза в плазме крови связывается со стереоспецифическмм сайтом на Т„эта понижает энергию активации для Со изменения конформации иэ 5 „„° Т, в 5, „° Та влияя на транс- мембранный переход глюкозы. ® Теперь глюкоза с Т, высвобождается в цитоплаэиу, и О«транспортер снова принимает канфориацию Т, и готов переносить другую молекулу глюкозы. ПОСКОЛЬКУ ПРИ ПЕРЕХОДЕ 5оырт„н В 5аат„„ никаких химических связей не создастся и нс разрушается, пи субстрат, ни продукт нс становятгя более стабильными, а, следователь- НО, ПРОЦЕСС ПЕРЕНОСа >сЛЮКОЗЫ ПОЛНОСтЫО ОГ>- ратим. По мере того как 5аат,„а приближается к Б„„„рт„„, скорости входа и выхода становятся равными.
Поэтому такая система не способна накапливать субстрат (глюкозу) внутри клетки в концентрациях, превышающих концентрацию в окружающей среле; равновесные концентрации глюкозы на обеих сторонах мембраны достигаются гораздо быстрее, чем это происходило бы в отсутствие специфического транспортера. СШТ1 специфичен к Р-глюкозе, измеренная для него К, составляет -1,5 мМ.
Для близких аналогов глюкозы Р-ыаннозы и Р-гачактозы, которые отличаются только положением одной гилроксильпой группы, К, составляет 20 и 30 мМ соответственно; для 1-глюкозы К, а 3 000 мМ. Таким образом, ИЛЗТ1 демонстрирует три характерных для пассивного транспорта свойспза: высокие скорости диффузии по градиенту концентрации, насыщасмость и специфичность. В геноме человека закодированы 12 транспортеров глюкозы, каждый имеет уникальные кинетические свойства, картину распределения в тканях и функцию (табл. 11-3).
В печени 1 1аак [5[са1петяк Уо = К> + [5[енарккн (11-1) 01'к>нн >й мО;о ГЦ:Р Рз 6 > '1Л'4 СЛТ5 6111.Т7 1'1 '1Т9 1>счс О1,, н>н>кн 1 Ц ' 1.Т111 1' 0 121'1 1 11111 012 111' но>, гю>ок>сгт,ю"Омя жсьнс>11 51Х2с1 1Л Сс>)л1>с, 1 кот>чван' мы>а па> 5Ы2,111 Скы>1 >пысмы>ю>ы, ж>цкюаь >мап, ЫС2Л 12. ПНОО1О >О>н>СЧ>Н>К ку глюкоза пол вергается превращениям немедленно, так что ее впутриклсточная концентрация всегда подлсрживается на низком уровне по сравнению с концентрацией в крови. Уравнение скорости для транспорта глюкозы можно вывести точно так жс, как для фсрмснтативных реакций (гл. 6); при этом получается выражение, аналогичное уравцепщо Михазлиса — Мептсн где Уо — начальная скорость накопления глюкозы внутри клетки при ее концентрации в окружающей среде [5[ен„р, „, а К, — константа, аналогичная константе Михаэлиса, характерная для транспортной системы.
Это уравнение описывает начальную скорость, т. е. скорость, наблюдаемую при [5[ „„,.„„, = О. Как и в случае фсрментативной реакции, уравнение в двойных обратных коорлинатах лает линейный график изменения 1/Уо от 1/[5[„н„рт„н, откула можем получить К, и У . (рис. 11-30, 6). Когда [5[ = КО скорость поглощения составляет половину максимальной; перенос достигает половины насьпцения. Концентрация глюкозы в крови 4,5-5 мМ или -3 КО это позволяет с полным основанием считать, что С1ЛЗТ! почти насыщен субстратом и работает со скоростью, близкой к У $йИ транспортер З"канн, гяе 11кенрсесяртетея 111'1.Т1 1 1ов1'сиест но Ыг 1.11 1>Л:1 2 '11"п.н1.,1кт>кжкв1п1джсо>>О>сав>ой 51Х2,"12 жсснь>ы.
инга">ппк 51ы>в>ы. жвр, серано Кнщечн>>к. Япчм>, ночка спорна Сстсс1сн>са, сп й ыло>п 1. мо;н' Мнкросоны пе'в*по убс рт17 >1 пчк>1, Ц нк >те>ср>н> >сопя> псспарск, МОЛ 512 2:16 Прочерк означает. что рояь пока не устаноаяена. 11.3 1рзнспорт веществ через мембраны [555[ Р1МЬ" 1!осзыдсчо>с Оаз>ьв ной 11>мкозы П >к 1ыш - улкгв вне нзбытка тлк >Ос ы нз кро>ю; Н.Н>гсаао>К.'91 ОНН> НИСНСКС - Рестян>О1Я высвооожэещ>я 1>нсзщны П>нснннснне Гньвпыо>11 1. О1мыы >>к>>Овмс>ь снс св>>панс п я >в~:. >ппн> гв Псрннч ньй 1ранспорг 111рскг>>ва В>ров л>О, >>с>' 1>ж нс1н >воюй фуны>по 15561 Часть 1.
11. Биологические меибраны и транспорт Котла переваривание богатой углеводами пищи приводит к повышенной по сравнению с нормой (-5 мМ) концентрации глхжозы между приемами пищи, избыточная глюкоза поглощается миоцитами сердечной и скелетных мышц (которые сохраняют сс в виде гликогена) и адиноцитамн (которые превращают ее в триацилглицериды). Поступление глюкозы в миоциты и адипоциты опосредустся переносчиком глюкозы СШТ4. Между приемами пищи некоторое количество СШТ4 присутствует в >иазматической мембране, но болыпая часть находится в мембранах маленьких внутриклсточных всзикул (рис. 1). Инсулин, высвобождакпцийся из поджелудочной железы в ответ на высокий уровень глюкозы в крови, запускает движение этих внутриклеточных пузырьков к плазматичсской мембране, где они с ней сливаются, зкспонируя такил> обраюм молекулы СШТ4 на внешней поверхности клетки (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
