ATP dependentní iontové pumpy

Jan Zámečník, 7. kruh21. 10. 2009

Obsah prezentace

1) Obecně o pumpách

2) ATPáza

3) Na+/K+ ATPáza

4) Další důležité ATPdip

Když se řekne „pumpa“…

Pumpa je v buněčné biologii označení pro protein nejčastěji na buněčné membráně, který umožňuje aktivní transport některých částic, zejména různých iontů. Pro pohon pump se velmi často spotřebovává molekula adenosintrifosfát (ATP) a takové pumpy jsou pak nazývány ATPázy. Díky buněčným pumpám se vytváří určitý gradient.

Když se v biologii řekne „pumpa“…

Obr. 1

ATPáza= adenosin trifosfatáza

- katalyzuje hydrolýzu ATP na ADP a fosfát(případně hydrolýzu ATP na AMP a pyrofosfát)

- součást spousty proteinů spotřebovávajících energii

- často se jmenuje podle podle iontu, který je nutný k její aktivaci

Obr. 2

Základní ATPdip

- Na+/K+ ATPáza (nejdůležitější)

- Ca2+ ATPázy

- H+-K+ ATPáza

- V-ATPáza (protonová)

- F-ATPáza (= ATP syntáza)

Na+/K+ ATPáza

= Na+/K+ pumpa = Sodíko-draslíková aktivovaná adenozintrifosfatáza; P-typ

- nejdůležitější pumpa pro udržení biochemické rovnováhy buňky

- spotřebuje 24 % buňkou vytvořené energie (až 70 % u neuronů) → velká část bazálního metabolismu

- inhibitor: ouabain

- antiport: 3 Na+ za 2 K+ (→ vazebný poměr 3:2)

- heterodymer (α a β podjednotky)

Jednotlivé kroky:1) Vazba 3 Na+ → aktivace místa pro ATP2) ATPáza rozštěpí ATP → změna konformace3) Na+ a TDP se uvolní, fosfát drží konformaci4) Vazba 2 K+ → změna konformace5) uvolnění P a K+ → …

Obr. 2

Regulace Na+/K+ ATPázové aktivity

- druhý posel (cAMP, DAG,…)

- hormony štítné žlázy, Aldosteron (→ genom → produkce)

- inhibitor: ouabain

- ledviny: blokování dopaminem → fosforilace → ↓ Na+

- zvýšení aktivity díky G-aktinu cytoskeletu

Ca2+ ATPáza

- P-typ; dva základní druhy:- PMCA (na vnější membráně)- SERCA (na sarkoplazmatické m.)

- PMCA vyčerpává Ca2+ z buňky (signalizace!)

- SERCA odčerpá Ca2+ po ukončení kontrakce

Obr. 3

= V-ATPáza = „protonová pumpa“

- samostatný přenos protonů → ↓pH

- na membráně organel (endozómy, lysozómy, acrozóm...)

- buňky kanálků (pro reabsorbci hydrogen- uhličitanů), osteoklasty, makrofágy, spermie, neutrofilní granulocity, buňky TS, často nádorové buňky

H+ ATPáza

Obr. 4

H+/K+ ATPáza

= „protonová pumpa“; P-typ

- hlavní protonová pumpa parietálních buněk žaludku

- zodpovědná za nízké pH

- antiport s K+

ATP syntáza

= F-ATPáza = F1-F2 ATPáza

- taktéž často řazena mezi ATPázy, za fyziologických podmínek ale ATP syntetizuje!

- je nejdůležitějším zdrojem ATP (95 %)- nachází se na vnitřních membránách mitochondrií, využívá gradientu protonů

- POZOR!: Při převrácení napětí na membráně začne ATP-syntáza pumpovat protony zpět za rozkladu ATP!

Obr. 5

Děkuji za pozornost!

A ať vám pumpy dobře slouží!

Informační zdrojeGanong, F. W.: Přehled lékařské fyziologie, Grada, Praha, 2005

http://www.atpsynthase.info/

http://opm.phar.umich.edu/families.php?superfamily

http://en.wikipedia.org/

Seznam obrázků:1- https://www.zdravcentra.cz/zc/img/On-line_knihovna_odborne/pumpa.jpg2- http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Scheme_sodium-potassium_pump-en.svg3- http://www.biochem.szote.u-szeged.hu/astrojan/prot3t.htm4- http://en.wikipedia.org/wiki/File:VATPase-en.png5 - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/37/ATPsynthase_labelled.png/180px- ATPsynthase_labelled.png6- http://www.aw-bc.com/mathews/OP/OUABAIN.GIF

Obr. 06