Anteckningar

• föreläsare Ingela Parmryd
• tags #biokemi #anteckningar #transport-över-cellmembran
• date 2025-11-25

Diffusion är något INTE behöver hjälp
Passiv vs Aktiv transport
Faciliterad diffusion

plasmamembransystem

• tar in och tar
• när det går ut, börjar det i
  • ER → Golgi → sekretoriska vesiklar → PM eller
  • ER → golgi → PM
  • heter sekretoriska vägen
• när det går ut
  • tidigt endosom → sen endosom → lysosom
• Vad påverkar utgången?
  • tjocklek
  • kolesterol i membranet
  • mättade fettsyror/acylgrupper
  • tätare packning
• Vad påverkar ingången?
  • permeabilitet (hur genomsläppligt)

Diffusion över membran

Vad är lättast att diffunder?

• lättast → svårast
  • (små) hydrofoba, $O_2$ (stora kommer här också)
  • små polära $H_2O$ (osmos)
  • stora polära, glykos (kolhydrater)
  • joner, laddade har det svårast (aminosyrer, nukleotider)

Glukostransportörer faciliterar diffusion

Även kallade bärarproteiner

Passiv transport

med gradienten - Man behöver inte tillföra energi, använder energin som tillför gradienten

Transportörer/Bärarproteiner

• transport av polära moleklyer
• $k_m$ uppnår mättnad är när alla transportörer är upptagna

GLUT1-5 har olika affinitet för glukos
Varje transportör kan ta ungefär ~1000 molekyler per sekund
Högre i blodet och ECM, transport av glukos sker oftast inåt i cellen
Hastigheten beror på
- antal transportprotein
- hur hög koncentration

$\Delta G = RTln(C_2/C_1)$
C1 = till
C2 = från

Q: Behöver vi kunna formeln. Svaret är att vi inte behöver en miniräknare på tentan.

Diffusion av $H_2O$

Fysiologiskt salt ~150mM = isotonisk
- Det är så mkt joner vi har i miljön runt om och i våra celler
- Har man exakt händer ingenting
- Har man mer eller mindre så händer osmos
- hypertonisk, högre saltkoncentration
- då kommer vatten gå ut ur cellen för att xxx koncentrationsgradienten
- Då får vi en cell som krymper
- hypotonisk, lägre saltkoncentration
- då försöker vattnet att ta sig in
- då sväller cellen
- när det kommer in för mycket vatten så går den sönder, då säger den lysering
- man kan använda saltlösning för att få ut innehållet i en cell
- sen centrifugerar man så man får ut sina mitokondrier
- osmos = strävar mot utjämning av koncentrationsgradienten

Diffusion av vatten faciliteras av aquaporiner

Aquaporiner

• Ett ökat vattenflöde ibland, t.ex. i njurarna
• Utsöndring av svett och tårar
• Passiv transport
• Epitel - njurar
• Det här går mkt snabbare $10^6$ /s 𝛼-poriner
• Faciliterad diffusion

Jonkanalerna

• Faciliterar diffusion pendlar mellan att vara öppna eller stängda
• Faciliterad diffusion
• $10^6$ /s per kanal
  • men bara öppna någon millisekund
• Pendlar mellan öppen och stängd
• Aktiveras betyder att den öppnas
  • ligandbindning - kommer någonting utanför cellen, får en konformationsändring och öppnar sig
    • i sliden nämns att det kan t.ex. vara acetylkolin
    • elektriskt rocka, har 20k per kvmm, det gör att det kan komma upp i höga spänningar
  • ändring av spänning
    • membranpotential, skillnad mellan joner över ett membran
  • mekaniskt

Transporthastigheten genom jonkanaler styrs av skillnader i koncentrations- och elektriska gradienter

Beroende av andra joner
$\Delta G = RT ln(C_2/C_1) + ZF\Delta V$

R: gaskonstanten = 8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹
T: absoluta temperaturen i Kelvin (t.ex. 310 K för 37°C)
C₂: koncentration utanför cellen
C₁: koncentration innanför cellen
Z: jonens laddning (t.ex. Na⁺ = +1, Ca²⁺ = +2, Cl⁻ = –1)
F: Faradays konstant (≈ 96 485 C/mol), laddning per mol elektroner
ΔV: skillnaden i membranpotential (V₂ – V₁), mäts i volt

Hur skulle en jonkanal vara uppbyggd?

• amfipatiska hydrofila mot kanalen, hydrofoba mot insidan av cellmembranet
• 8 helixar ovanför
• slicad i mitten av hydrofob/fil

Uppbyggnaden av katjonkanaler är konserverad

- central por av helix S5 och S6
- S1-4 bildar paddel utanför por

S4 positivt laddad, känner av ändring i membranpotential
padel fälls upp vid aktivering

$K^+$-kanalen passar $K^+$ perfekt om dehydratisering sker

Selektivitetsfilter K+-kanalen
Det känner igen storlek, konkurrerar mot Na och Ka.
$NA^+$ 0.95 Å
$K^+$ 1.33 Å

För att passa den här kanalen som är 3 Å,
Dehydratiseras, bort med vatten
Binder till röda grupper som är karbonylgrupper
Dehydratisering av $K^+$ ger lika många bindingar i filtret som till $H_2O$
1000 gr höre selektivitet för $K^+$ än $Na^+$

Kostar energi att föra igenom Na+, då blir det inte effektivt
Transport via repulsion i fyra bindingsställning (skjutsa vidare)

Na⁺ är mindre → har mycket högre laddningstäthet → binder vatten hårdare. Att ta bort vatten kostar därför mer energi för Na⁺ än för K⁺.

Varför kan K⁺ passera utan kostnad?
Selektivitetsfiltret är byggt exakt för K⁺-storlek: karbonylgrupperna sitter så att de ersätter precis de vattenbindningar K⁺ förlorar. Energin blir nästan neutral.

Jonkanal stängs snabbt efter att ha öppnats

Bolldomän i cytoplasman med en länk med ett bindningsställe i den aktiverade, öppna kanalen den kan binda in till
- I öppen kanal blir bindningen→inaktiverad
- States
- Closed hänger och slänger
- Open precis utanför
- Inactivated inne i hållet

Kanalen stängs efter ms efter aktivering

Acetylkolinreceptorn är en receptor för ormgift
Alkaliner, cuarve, hämar transport av jonkanaler

kanaler och transportförer har olika mekanismer för att öppna och stänga

Kanalfogar

(gap junctions)

Möliggör snabb transport mellan celler
Förbinder cytoplasman
Uppbyggda av konnexinringar
Fri passage för små hydrofila molekyler/joner < kDa

Näringsöverföring: lins & ben
Synkronisering:
- finns mkt i hjärtat så allt drar åt sig samtidigt
- livmoder för forlossning, för sammandrarning
- stängs av $[Ca^{2+}]$ går upp eller $[H^+]$

Aktiv transport

mot gradient
kräver energitillsförsel

Det finns jongradienter i däggdjursceller
- Na+ lågt i högt utanför
- K högt inne, lågt utanför
- Cl lågt inne, högt utanför

Na+–K+ ATPaset, en jonpump

1/3 av all energi i alla celler används till det här
(mer i vissa celler än andra)

• Nervsignalering
• för att få in aminosyror/andra byggstenar
• Pendlar mellan två konformationer (öppna åt olika håll, in/ut, ut/in)
  • de fosfyliseras, tar upp en P från ATP från Aspartat
• 6 steg
  • 1: 3 Na+ binder på cyt-sidan
  • 2: Fosforylering
  • 3: Eversion (vänder sig), frisläppning av Na+ extra cellulärt
  • 4: 2 Ka+ binder in på ECM-sidan
  • 5: Defosfylering
  • 6: Eversion, K+ frisläpps i cytoplasman
  • Alltid Na+ cytoplasma→ECM och Ka+ ECM→cytoplasma
    Finns 70 st andra kända pumpar

Kardiotona steoider hämmar Na+-K+ ATPaset

Används som läkemedel för personer som har hjärtsvikt, leder till starkar kontraktioner av hjärtmuskler
Läkemedel heter Digitoxin, Onabain som man kan plocka från växter

Behöver veta vad det här proteinet gör

ABC-transportörer ändrar konformation när de binder och hydrolyserar ATP

ATP-bindande kasett
Kräver två ATP per transportcykel
Används för att transportera ut socker i eukaryota (i prokaryoter in)
1. Substrat binder från cytoplasman
2. Konformationsändring - ökad affinitet för ATP
3. ATP binder - eversion (vänder)
4. Substrat frisläpps ECM
5. Defosfylering 2 ATP → 2 ADP, konformationsändring, eversion

Ställer till besvär inom medicinen, skickar in hydrofoba föreningar. Många läkemedel är hydrofoba. Men sådana här proteiner finns det som inducerar läkemedel, multidrog-resistans, när de fått en så skickar de ut. Men de skickar ut andra läkemedel också

MDR-multidrogresistens

• ABC-transportör
• Skickar ut xenobiotika=kroppsfrämmande
• Induceras t.ex. av läkemedel
• Blir fler om de utsätts av mkt
  CFTR-muterat cystisk firos, ABC-transportör. Segare slem i lungorna, olika mkt vatten som attraheras till det här slemmet.

Tre grupper av membrantransportör

Kan vara både passiva och transporta

• Uniporter
  • passiv transport
  • en förening, två håll
  • t.ex. glukostransportören
• Symport
  • sekundär aktiv transport
    • p-typ ATP eller ABC-transportörer heter primär aktiv transport
  • två föreningar, samma håll
  • använder en gradient för att skapa en annan
  • händer t.ex. epitelceller där det krävs mkt in
  • Na+ hjälper glukos in mot sin gradient
• Antiporter
  • sekundär aktiv transport
  • två föreningar, olika håll
    • en med gradient - nästan alltid $Na^+_{(in)}$
    • en mot gradient - tex $Ca^{2+}_{(in)}$

Glukos kan tas upp mot koncentrationsgradient med sekundär aktiv transport Glukosupptag

Glukosupptag från tarmarna involverar transportörer av olika typer Begrepp

I samma cell kan man ha olika typer av transport av samma typ av

Summary

transportör med gradient
hyperton mer joner, ut vatten
hypoton mindre joner, in vatten
aquaporiner släpper bara igenom vatten
jonkanaler behöver aktiveras 3 st (ligand, potential, mekaniska dragningar)
primärt om ATP är med i reaktionen
sekundär om ATP hjälpt till att bygga upp gradienten
kanalfogar binder ihop små celler, t.ex. näring i benceller
Jongradienter Na/Kalium mkt inne/ut på av ATPaset-pump
ABC kräver 2 ATP fosfo+defosfo
MDR inblandat i pumpar