medical-notes/content/Biokemi/Cellulära processer/Transport över cellmembran/Anteckningar.md

---
föreläsare: Ingela Parmryd
tags:
  - biokemi
  - anteckningar
  - transport-över-cellmembran
date: 2025-11-25
---
Diffusion är något som INTE behöver hjälp
Passiv vs Aktiv transport
Faciliterad diffusion

plasmamembransystem

- tar in och tar ut
- när det går ut, börjar det i 
	- ER → Golgi → sekretoriska vesiklar → PM eller 
	- ER → Golgi → PM
	- heter sekretoriska vägen
- när det går ut
	- tidig 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 diffundera?

- lättast → svårast
	- (små) hydrofoba, $O_2$ (stora kommer här också)
	- små polära $H_2O$ (osmos)
	- stora polära, glukos (kolhydrater) 
	- joner, laddade har det svårast (aminosyror, nukleotider)

----
Glukostransportörer faciliterar diffusion
![[Pasted image 20251125132516.png]]
Även kallade bärarproteiner 


# Passiv transport
Med gradienten – man behöver inte tillföra energi, utan använder energin som byggt upp gradienten 

### Transportörer/Bärarproteiner
- transport av polära molekyler
- $K_m$ uppnår mättnad 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 transportproteiner
- hur hög koncentrationen är

$\Delta G = RTln(C_2/C_1)$
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 mycket 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 utjämna 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 man lysering
		- man kan använda saltlösning för att få ut innehållet i en cell
		- sedan 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 mycket snabbare $10^6$ /s 𝛼-poriner
- Faciliterad diffusion

### Jonkanalerna

- Faciliterar diffusion och 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
		- elektrisk 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
- delad i mitten av hydrofoba/hydrofila delar

---
### Uppbyggnaden av katjonkanaler är konserverad

![[Pasted image 20251125135429.png]]
- central por av helix S5 och S6
- S1-4 bildar paddel utanför por

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


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

Selektivitetsfiltret i K+-kanalen
Det känner igen storlek, konkurrerar mot Na och K.
	- $Na^+$ 0.95 Å 
	- $K^+$ 1.33 Å

För att passa den här kanalen som är 3 Å, 
Jonen dehydratiseras – bort med vatten
Binder till röda grupper som är karbonylgrupper
Dehydratisering av $K^+$ ger lika många bindningar i filtret som till $H_2O$
1000 ggr högre selektivitet för $K^+$ än $Na^+$

Kostar energi att föra igenom Na+, då blir det inte effektivt
Transport via repulsion i fyra bindningsställen (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
Alkaloider, curare, hämmar transport via jonkanaler

kanaler och transportörer har olika mekanismer för att öppna och stänga

----

### Kanalfogar
(gap junctions)

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

Näringsöverföring: lins & ben
Synkronisering: 
- finns mycket i hjärtat så allt drar åt sig samtidigt
- livmodern inför förlossning, för sammandragning
- stängs av när $[Ca^{2+}]$ går upp eller $[H^+]$

----

# Aktiv transport
mot gradient
kräver energitillsförsel

Det finns jongradienter i däggdjursceller
- Na+ lågt inne, 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 fosforyleras, 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+ extracellulärt
	- 4: 2 K+ binder in på ECM-sidan
	- 5: Defosforylering
	- 6: Eversion, K+ frisläpps i cytoplasman
	- Alltid Na+ cytoplasma→ECM och K+ ECM→cytoplasma
Finns 70 st andra kända pumpar

----
#### Kardiotona steroider hämmar Na+-K+ ATPaset

Används som läkemedel för personer som har hjärtsvikt, leder till starkare kontraktioner av hjärtmuskler
Läkemedel heter Digitoxin, Ouabain 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 kassett
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 till ECM
5. Defosforylering 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, multidrogresistens, när de fått en skickar de ut den. 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 mycket
CFTR-muterad cystisk fibros, ABC-transportör. Segare slem i lungorna, olika mycket vatten som attraheras till det här slemmet.

----

### Tre grupper av membrantransportörer
Kan vara både passiva och aktiva

- 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 mycket 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 - t.ex. $Ca^{2+}_{(in)}$

----
### Glukos kan tas upp mot koncentrationsgradient med sekundär aktiv transport

----

### Glukosupptag från tarmarna involverar transportörer av olika typer

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

# Summary

Transportör med gradient
Hyperton = mer joner, ut vatten
Hypoton = mindre joner, in vatten
Aquaporiner släpper bara igenom vatten
Jonkanaler behöver aktiveras på tre sätt (ligand, potential, mekanisk påverkan)
Primärt om ATP är med i reaktionen
Sekundär om ATP hjälpt till att bygga upp gradienten
Kanalfogar binder ihop celler, t.ex. näring i benceller
Jongradienter: Na/Kalium mycket inne/ut på grund av ATPaset-pumpen
ABC kräver 2 ATP (fosforylering + defosforylering)
MDR inblandat i pumpar