ATP dependentní iontové pumpy

1. ATP dependentní iontové pumpy Jan Zámečník, 7. kruh21. 10. 2009

2. Obsah prezentace • Obecně o pumpách • ATPáza • Na+/K+ATPáza • Další důležité ATPdip

3. Když se řekne „pumpa“…

4. Když se v biologii 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. Obr. 1

5. 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

6. Základní ATPdip • Na+/K+ATPáza (nejdůležitější) • Ca2+ATPázy • H+-K+ATPáza • V-ATPáza (protonová) • F-ATPáza (= ATP syntáza)

7. 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

8. 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 • antiport: 3 Na+za 2 K+(→ vazebný poměr 3:2) • heterodymer (α a β podjednotky)

9. 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

10. 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

11. Obr. 3

12. H+ATPáza = 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

13. Obr. 4

14. H+/K+ ATPáza • = „protonová pumpa“; P-typ • - hlavní protonová pumpa parietálních buněk žaludku • zodpovědná za nízké pH • antiport s K+

15. 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!

16. Obr. 5

17. Děkuji za pozornost! A ať vám pumpy dobře slouží!

18. Informační zdroje Ganong, 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

19. Obr. 06