A membr

1
A membrántranszport molekuláris mechanizmusai

• II. A membrántranszport alapjai

Dr. Horváth Ferenc SZTE, Növénybiológiai Tanszék
2
A membrántranszport alapjai 1. Áttekintés
A membrán gátat képez hidrofil molekulák
átjutására Runar Collander (finn, 1930-as
évek) a molekulák biológiai membránokon való
átjutása arányos a molekula olajvíz megoszlási
hányadosával.
Mivel a molekulák különbözo tömeguek (Mr), a
mozgásukat a méret is befolyásolja. Korrekciós
faktor. Egyenes arányosság a membránon való
átjárhatóság és a lipofilitás között.
Kísérlet

• Chara tomentosa sejtfürdobe töltés nélküli
  szerves vegyület
• az inkubáció után az adott anyag sejten belüli
  mennyisége a külso mennyiségével
• az equilibrium elérésének ideje változik
• Definíció permeabilitási koefficiens (Ps)

Ahol t0,5 az equilibrium eléréséhez szükséges ido
fele, V a sejt térfogata A a sejt felülete.
3
A membrántranszport alapjai 1. Áttekintés
Kontrollált membrántranszport integráns
membránfehérjéken enzimeknek tekinthetok
(szubsztrát-specifitás, a transzport aktivációs
energiáját csökkentik), de a katalizált reakció
vektoriális és nem skaláris Integráns
membránprotein hidrofób aminosav szekvencia
szakaszokat tartalmaz a zsírsav oldalláncokkal
lép reakcióba Hidropátia analízis megmutatja,
melyik rész ágyazódik a membránba az a-hélix
minimum 20 AS-at tartalmaz (0,15 nm emelkedés /
AS PM 3 nm)
Hidropátia index AS vízben való oldhatósága
(4,5 -4,5) Venni kell egy 19 AS-as ablakot ha
az átlagos HI gt 1,6, akkor az transzmembrán domén.
KAT1
4
A membrántranszport alapjai 1. Áttekintés
A membrántranszport szerepe
Turgor kialakítása a sejtfal segítségével a
növényi sejtek nem robbannak fel híg közegben
pozitív nyomás foként a K akkumulációja
gerjeszti (citoplazma, vakuólum) halofitáknál
(sóturo) Na az elektroneutralitás megorzése
miatt az ellenion Cl- és malát Tápanyagok
akkumulációja a talajból a gyökérsejtek
segítségével esszenciális elemek nitrogén
NH4, NO3-, foszfor H2PO4-, kén
SO42- nyomelemek bór, cink, réz, vas
specifikus transzporterek Melléktermékek
eltávolítása a citoplazmából való kivonás a H
a legfontosabb proton pumpák a PM és
tonoplasztban OH- is a HCO3- és NO3- ionokat
szerves molekulákba beépíto növényeknél Anyagcser
e termékek elosztása floém szacharóz és
aminosavak szállítása a szintézis helyétol a
felhasználás helyéig Anyagcsere termékek
kompartmentalizálása a raktározó és lebontó
folyamatok térbeli elkülönítése pl.
amiloplasztiszokban keményíto raktározás
citoszolban glikolízis pl. mitokondriumban
mesterségesen nagy ADP/ATP és NADH/NAD arány a
légzés hatékonysága miatt Energia-transzdukció
fényenergia fotoszintetikus e-transzport
tilakoid lumenében a protonok száma no vagy
mitokondrium NADH oxidálása protonok jutnak a
mátrixból az intermembranális térbe eredmény a
protonok visszajutásával ATP-szintézis Szignál-tr
anszdukció növekedés és fejlodés során abiotikus
és biotikus szignálok átvitele a
citoplazmatikus szabad Ca2 koncentrációjának
emelkedése Ca2-csatornák visszacsökkenés PM,
belso membránok Ca2-ATPáz
5
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Az anyagtranszportot négyféle hajtóero
mozgatja koncentráció, hidrosztatikus nyomás,
(gravitáció) és elektromos mezo
µj - j anyag (elektro)kémiai potenciálja µj0 j
anyag standard kémiai potenciálja R egyetemes
gázállandó (8,314 J mol-1 K-1) T abszolút
homérséklet (K) a aktivitás, töltés nélküli
oldatoknál Cj moláris koncentráció Vj j anyag
parciális moláris térfogata P hidrosztatikai
nyomás z az anyag töltése F- Faraday
állandó (96500 coulomb / mol proton) E
elektromos potenciál A kémiai potenciál
mértékegysége a J mol-1.
6
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Passzív transzport A sejt nem fektet be
metabolikus energiát az anyag felvételére. 1. A
transzport hajtóereje két pont között fennálló
kémiai potenciál különbség ?DIFFÚZIÓS MOZGÁS
Passzív transzporttal mozog a víz gázok
oxigén, széndioxid, N oxidok, kéndioxid
stb. lipidoldékony, apoláros anyagok (benzin,
szénhidrogének, aromás szennyezodések), ionok
(bizonyos esetekben)
7
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Elektromosan töltetlen anyagok kémiai potenciálja
S anyag kémiai potenciálja , ahol R
egyetemes gázállandó (8,314 J mol-1 K-1) T
abszolút homérséklet (K) a aktivitás, töltés
nélküli oldatoknál a moláris koncentráció.
- standard kémiai potenciál A kémiai
potenciál mértékegysége a J mol-1.
Két vizes teret határoló membrán esetén
A kémiai potenciál különbsége
Ez a koncentráció-különbségben raktározott
energia.
Mindig a citoplazmához viszonyítunk.
8
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
A transzport iránya
DmS elojele fontos, ha pozitív a citoplazmába
irányuló S influxa energiaigényes negatív a
citoplazmába az S anyag passzív módon jut 0
nincs koncentráció-különbség
9
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Vegyünk egy z töltéssel rendelkezo iont
(I) Elektrokémiai potenciál
membránpotenciál
10
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Aktív transzport A sejt metabolikus energiát
fektet be az anyag felvételéhez. Elsodleges
aktív transzport ionpumpák Növényekben a
proton-transzlokáló ATP-ázok (H-ATP-áz) -
lokalizáció plazmamembrán, vakuólum membrán
(tonoplaszt) - az ATP hidrolízisével
felszabaduló energiát a proton sejtfalba ill.
vakuólumba irányuló transzportjára
használja Eredmény proton elektrokémiai
potenciál gradiens ? proton mozgató ero
(pmf) Másodlagos aktív transzport A pmf
felhasználása más anyagok transzportjában -
ezek a transzporterek lehetnek hordozók és
csatornák
11
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Proton mozgató ero (pmf) a protonra vonatkozó
transzmembrán elektrokémiai potenciálkülönbség,
voltokban kifejezve
z 1
A pmf-et voltokban fejezzük ki és nem J/mol
egységekben, így
Tehát 1 pH egység különbség 59 mV elektrokémiai
potenciálváltozást jelent a protonmozgató eroben!
12
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
pH 7,5
Vm -150 mV DpH 2
pmf -268 mV
pH 5,5
A protonpumpák muködése elektrogén nem csak a pH
különbség eloállításán keresztül növelik a pmf
abszolút értékét, hanem a Vm értékét is
negatívabbá teszik.
Proton recirkuláció hajtja a hordozó molekulák
által közvetített anyagtranszportot, a
citoszolból kifelé és befelé egyaránt, közben a
pmf felhasználódik. Proton kotranszport a
citoszol felé szimporterekkel, a citoszolból
kifelé (apoplaszt tere vagy organellumok tere)
antiporterekkel kerül az anyag.
13
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Kemiozmotikus hipotézis Peter Mitchell 1960-as
évek (Nobel díj, 1978). Mitokondrium és
kloroplasztisz Proton-gradiens energiája ATP
szintézisére használódik. PM, TP ATP és PPi
hidrolízisének energiájából proton-gradiens
alakul. Az így létrehozott elektrokémiai
potenciálkülönbség mozgatja az ionokat és kisebb
molekulákat a hordozókon és csatornákon keresztül.
A transzport irányát a transzporterre ható
hajtóero szabja meg. A hajtóero a szabadenergia
különbségbol (transzmembrán potenciálból)
adódik. Nem töltött anyag esetén kémiai
potenciál különbség ? Dm, kJ/mol Ionok esetén
kémiai potenciál különbség elektromos
potenciál különbség (membrán potenciál Vm) ?
14
A membrántranszport alapjai 2. A
membrántranszport szervezodése
Ioncsatornák a rajtuk átáramló ionok
mozgásirányát az adott ionra ható elektrokémiai
mozgatóero befolyásolja. Pmf ? nincs közvetlen
hatása, csak a Vm membránpotenciálon keresztül.
Ionpumpák Hordozók Ioncsatornák
Átviteli szám (db molkekula/másodperc) 102 103 106 108
Membránon vett suruség(db/mm2) 100-1000 1-10
Az ionpumpák átviteli száma kicsi, és pmf-et
generál a hordozók számára is, ezért jóval
nagyobb a koncentrációja a membránban, mint a
csatornáké.
A P-típusú H-ATPáz tisztítása SDS-poliakrilamidg
élelfó segítségével spenót levélbol A
membránfehérjék közül a pumpa mennyisége
számottevo.
15
Pumpák
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák

• F-típusú H-ATPázok
• belso mitokondriális és tilakoid membrán
• P-típusú H-ATPázok
• gomba PM H-ATPáz
• növény PM H-ATPáz
• Na / K ATPáz (állati sejtek)
• Ca2-ATPázok (növény és állat PM és
  endomembránok)
• H / K cserélo ATPáz (emlos gyomor mucosa
  réteg)
• V-típusú H-ATPázok
• Vakuoláris proton pirofoszfatáz (H-PPáz)
• ABC-típusú pumpák

16
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
F-típusú H-ATPázok

• a belso mitokondrális membránon és a tilakoid
  membránon találhatók
• a proton-pumpáló elektrontranszport-láncok a
  redoxpotenciál ill. a fény energiáját használva
  pmf-t állítanak elo
• a pmf hajtja a H áramlást az F-típusú ATPázon
  keresztül ? ATP szintetizálódik

F1 (mitokondrium) CF1 (kloroplasztisz)
alegység a3b3gde 3 db b alegység 3
nukleotidköto domén
F0 (mitokondrium) CF0 (kloroplasztisz)
alegység ab2c9-12 A c alegységek forognak a
proton transzlokáció során, ami a g alegységet
pörgeti, így a b nukleotidköto helyek
konformációváltozást szenvednek..
17
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
John Walker és Paul Boyer, Nobel díj 1997
Gyenge kötodés az aktív centrum gyengén köti az
ADP-t és Pi-t Eros kötodés az ATP molekula
kialakul Nyitott konformáció ATP leválás 3 db
H átjutása alatt szintetizálódik 1 ATP molekula.
18
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
P-típusú ATPázok családja
1 db 100 kDa-os protein, ATP-t köt és H
transzportot katalizál
Funkciói - pmf (Vm) generálása (hordozók és
ioncsatornák) - sejtfal
savanyítás (auxin hozzáadása után 2 perccel!) ?
expanzin enzimek aktiválódnak, amelyek a
H-kötéseket lazítják sejtfal növekedés
- H eltávolítása a sejtbol (anyagcsere
folytonosan termeli) - a citoszol
pH-jának szabályozása (7,3-7,5) a H-ATPáz
pH-optimuma 6,6, tehát ha savas a közeg, akkor
jobban muködik
Hatékonysága 1 proton / 1 MgATP
hidrolízise Reakcióciklus E1 konformáció
H kötodik hozzá E2 konformáció ATP
hidrolízise így a foszfát-csoport enzimhez
való kapcsolódása eredményezi. E2 alacsony
affinitású a H-ra nézve, így az a másik oldalon
disszociál. Az enzim-foszfát hidrolízise viszi az
enzimet vissza E1 konformációba.
19
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A foszfátcsoport kovalens kötodése (E-P)
megkülönbözteti az F-típusú ATPázoktól. Az
enzimcsalád tagjai gomba PM H-ATPáz növény PM
H-ATPáz Na / K ATPáz (állati sejtek) (Skou,
Nobel díj, 1997) Ca2-ATPázok (növény és állat
PM és endomembránok) H / K cserélo ATPáz
(emlos gyomor mucosa réteg) Közös
tulajdonságok ortovanadáttal (H2VO4-) való
gátolhatóság domén struktúra azonossága (foleg
az ATP-köto domén konzervált a különbözo pumpák
között)
ATP-kötodomén
D aszparaginsav (foszforilálódik)
A defoszforilációban résztvevo hurok
Autoinhibíciós domén
20
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A P-típusú ATPázokat egy multigén-család
kódolja, mely szövetspecifikus expressziót mutat
Arabidopsis (lúdfu) esetén AHA géncsalád (10 tag,
10 izoformát kódol) pl. AHA3 floém AHA10
fejlodo magvak Magyarázat más és más az ATP-re
vonatkozó KM érték, más az ortovanadátra való
érzékenység

• Szövetspecifikus P-típusú ATPázgénexpresszió
  Arabidopsisban.
• szárkeresztmetszet, az AHA3-c-Myc fúziós protein
  immunofluoreszcens kimutatása P floém, C
  kortikális sejtek, X xilém
• AHA10 gén promóterének expressziója fejlodo
  magvakban, b-glükuronidáz (GUS) festéssel.
• A nyilak két magot mutatnak a
  becotermésben. A kék szín az AHA10-GUS fúziós
  protein termelodését mutatja.

21
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A P-típusú ATPázok szabályozása - pH-tól való
függés - a C-terminális autoinhibíciós domén
(ennek eltávolítása vagy pontmutáció benne
módosítja az enzim muködését) - az
auxinnak hatása a pumpa expressziójának
növelésében van A fuzikokcin (Fusicoccum
amygdali gomba toxinja) növeli a zárósejtek
turgorát ? sztómanyitódás, levélszáradás 1994
a fuzikokcin receptora a szignál-transzdukciós
proteinek családjából való 14-3-3
protein 14-3-3 proteinek dimerek, melyek a
célproteinre (foszforilált szerin reziduálist
tartalmaz) vonatkozó konszenzus szekvenciával
rendelkeznek
22
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A C terminus autoinhibíciós doménként
viselkedik. A szerin foszforilációja és a kötodo
2 db 14-3-3 protein megszünteti a gátlást és
aktiválja az enzimet (balra) Az enzimet
foszforiláció híján a fuzikokcin 14-3-3
proteinek is aktiválhatják
23
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
Na / K ATPáz (állati sejtek)
24
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A Ca2-ATPáz
Megtalálható PM, ER, kloroplasztisz membrán,
vakuoláris membránok Ca2-ot pumpálnak ki a
citoszolból, Ca2cyt 0,2 mM Állati sejtekben
részletesen tanulmányozott pumpák
PM-típusú ER-típusú
Aktiváció a kalmodulin a C-terminálishoz kötodik nincs kalmodulin kötohely
Helye növényekben PM, tonoplaszt (itt kivételesen a kalmodulin kötohely az N-terminálison van), kloroplasztisz belso membrán ER
A Ca2 átjuttatásához sok energia kell, mert -
kint több Ca2 van mint a citoszolban - a
citoszol elektromosan negatívabb, mint a külso
oldal A Ca2 eletrokémiai potenciálkülönbségébol
származó szabadenergia -60 kJ/mol Az ATP
hidrolízisébol származó szabadenergia -50
kJ/mol, ami nem elég a pumpa muködtetéséhez. Gyak
ran Ca2 / H cseréloként muködik!
Vakuoláris PM-típusú Ca2-ATPáz
25
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A vakuoláris (V-típusú) H-ATPázok csoportja
Funkciója a vakuoláris tér savanyítása kb. pH
5,5-ös értékre (citrusfélék gyümölcsének esetén
ez akár pH 3 alatt is lehet) nemcsak a hordozók
számára energizálja a membránt, de sok
vakuoláris enzim (proteázok, glükozidázok,
foszfatázok, nukleotidázok) pH optimuma savas
Az F-típusú ATPázok rokonai, de fordított
irányban muködnek. Sokkal összetettebb alegység
szerkezet, mint az F-típusnál. Sztöchiometria 2
db H transzlokáció / 1 ATP hidrolízis Gátolhatós
ág bafilomicin A1, a V0 szektorral lép
kölcsönhatásba Elofordulása tonoplaszt, ER,
Golgi, burkolt vezikulumok membránja (a
mitokondriumon és a kloroplasztiszon kívül minden
organellum képes fenntartani a savas belso terét.
V1
V0
26
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
A bafilomicin szerkezete. A Streptomyces fajok
által termelt toxin a V-típusú ATPáz specifikus
gátlószere.
27
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
Vakuoláris proton pirofoszfatáz (H-PPáz)
A szervetlen pirofoszfát (PPi) hidrolízisébol
felszabaduló energiát hasznosítja Szerkezete
egyszeru, kicsi (80 kDa)-os fehérje, 16
transzmembrán szegmenssel Szubsztrátja a
dimagnézium-pirifoszfát (citoplazmában mM-os
nagyságrendben) Gátolhatósága Ca2,
aminometilén-difoszfonát, a muködéséhez a
citoplazmatikus felszínnél K ionoknak kell jelen
lenni Miért van szükség kétféle protonpumpára
a tonoplaszton? Fiatal sejtekben sok PPi
termelodik ? a hidrolízise során felszabaduló ho
helyett az energia inkább a pmf létrehozásában
hasznosul
28
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
ABC-típusú pumpák
Az amfipatikus molekulák vakuoláris membránon
való átjutását katalizálják pl. flavonoidok,
antocianinok, a klorofill lebontási
melléktermékei, xenobiotikumok (herbicidek). Az
átjutáshoz ATP szükséges, a transzport viszont
nem csökkenti a pmf-t. ABC ATP binding casette
elterjedt az enzimek között, melyek ATP-t
kötnek. Walker A és B motívum
NBF nucleotide-binding fold (2 db van
belole) Sok transzmembrán szegmens
29
A membrántranszport alapjai 3. Pumpák
ABC-típusú pumpák
A flavonoidok és xenobiotikumok
glutation-konjugátumként (GS-konjugátumok)
transzlokálódnak. GStripeptid (glutaminsavciszte
inglicin) Glutation S-transzferáz (GST) enzim
végzi a konjugátum-képzést. Az
ABC-transzporterhez való kötodés után 1,
pumpaszeru muködés, vagy 2, flippázszeru
muködés. Nem tisztázott.
glutation (GS)
AtMRP2 Arabidopsis ABC-transzporter
DNP dinitrofenol (xenobiotikum)
NCC lineáris tetrapirrol Bn Brassica napus
30
Hordozók
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
pmf
H
anyag
szimport v. antiport
uniport

• uniport elektrokémiai gradiensen lefelé
  (facilitált diffúzió)
• kotranszport elektrokémiai gradiensen fölfelé
• szimport
• antiport
• Másodlagos aktív transzport az elsodleges aktív
  transzportban generált pmf használódik fel az
  anyag energiaigényes transzportjára

Energiát szolgáltatja pmf (H), Na és több
töltés nélküli anyag is
31
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A hordozók muködése Michaelis-Menten kinetikát
mutat, mely konformációs változásra utal
- a transzport alatt nem történik kémiai
módosulás, - a transzport kinetikája
szubsztráttal való telítodést mutat - a
Michaelis-Menten kinetikával kezelheto
v vmax S / (KM S)
A maximális sebesség felénél mérheto szubsztrát
koncentráció a Michaelis-Menten állandó (KM)
szubsztrát
Lineáris szakasz Alacsony S koncentráción az S
hordozóhoz való kötodése alakítja a kinetikát
Magasabb S koncentráción a konformációs változás,
a kötohelyhez való hozzáférhetoség a limitáló
tényezo
32
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A másodlagos aktív transzport molekuláris
mechanizmusa (itt szimport esetén)
33
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
Másodlagos aktív transzport szimport és
antiport A kotranszportált anyag lehet semleges
és töltéssel rendelkezo is
34
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók - A
kálium felvétele
nagy affinitású rendszer K-H szimport
(11) HKT1 (534 aminosav protein) µM Kext
tartományban gyökér kortex sejtekben alacsony
affinitású rendszer befelé egyenirányító
ioncsatornák 1 mM Kext fölött Vm-hajtotta K
influx (H-ATPáz!) Al3 ionok gátolják
35
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A hordozók muködésének kinetikai és fizikai
modellje
C hordozó, o extracelluláris oldal, i
intracelluláris oldal, S - szubsztrát
A kötohely pozíciója nem módosul, csak a
konformáció változik meg.
36
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók

• A transzportált anyagok sokfélék lehetnek,
• a hordozók erosen szubsztrát-specifikusak.
• PM
• NH4, NO3-, Pi (H2PO4- formában), K, SO42-, Cl-
• szerves anyagok aminosavak, purin és pirimidin
  bázisok
• nem csak a tápanyagfelvételben, de pl. floém
  feltöltésben is szerepük van
• a fejlodo szövetekbe való cukor és aminosavak
  mobilizálása
• Tonoplaszt
• Na, Mg2, Ca2, NO3-, szacharóz, aminosavak
• Kloroplasztisz
• triózfoszfát-ortofoszfát transzlokátor
  (dihidroxiaceton-foszfát (DHAP) kifelé Pi
  befelé), így az újonnan fixált, citoplazmába
  kijutó szén nem okoz foszfáthiányt a
  kloroplasztiszban
• Mitokondrium
• mátrix ATP citoszol ADP csere, így a
  mitokondriumban több ATP tud szintetizálódni
• A hordozóknak eros szubsztrát-specifitásuk van

37
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
pmf
H
A legtöbb növényi hordozót a pmf energizálja
protonhoz kapcsolt kotranszport

• Ekkor a szubsztrát molekula a saját elektrokémiai
  potenciálgradiensével szemben transzportálódik
• ezt két kísérlet bizonyította

szimport v. antiport
V
Az elektród a plazmamembrán membránpotenciálját
(Vm) méri szulfát anion hozzáadásával a Vm
emelkedik (depolarizáció), jelezve a H
kotranszportot (monovalens anionnal 2 H,
divalens anionnal 3 H jut be). A fürdooldat
közben lúgosodott. A transzportrendszer
elektrofór, mert nettó elektromos töltésáramlást
keltett. Kalcium izotópos fürdooldatba helyezett
vezikulákat szurtek le szuropapíron, majd mérték
a sugárzást. Ca-ionofór átjárhatóvá teszi a
membrán a kalcium számára nem kívülrol kötodött
a membránhoz, hanem akkumulálódott. FCCP
megszünteti a proton-gradienst.
Ca2-H Antiport
38
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
Más, nem ionhoz kapcsolt kotranszport
Tonoplaszt glükóz és aminosav hordozók Kloroplas
ztisz 2-oxoglutársav-almasav, ATP-ADP,
hexóz-foszfát-ortofoszfát, DHAP-ortofoszfát Ekko
r a transzportált anyag koncentráció-gradiense
szolgáltatja az energiát.
39
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók

• A hordozók szerkezete és tanulmányozásuk
  lehetoségei
• Csak éleszto komplementációs kísérletekkel és
  heterológ expressziós rendszerekben (pl. oociták)
  lehet tanulmányozni
• Transzport mutáns élesztobe visznek növényi
  cDNS-t, így azok az anyagot fel tudják venni
• így az összes 1 alegységes hordozót
  meghatározták (a cDNS-t tartalmazó vektor 1
  alegység génjét tartalmazza)
• méretük 40-50 kDa, többnyire hidrofób fehérjék
• általában 12 transzmembrán domén, a 6-7 között
  erosen hidrofób loop
• több belso repeat szekvencia a C és
  N-terminálisfélben (az idok során génduplikáció
  történt)
• MFS (main facilitator superfamily)-ba tartoznak,
  mely nagy és erosen diverz csoport

40
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A hordozók aktivitását elektrofiziológiai
mérésekkel is meg lehet vizsgálni, mert az
elektrofór transzport függ a membránpotenciáltól.
Ehhez az éleszto nem alkalmas, mert pici és eros
kitines sejtfala van. Az oociták nagyméretu
sejtek, melyeknek gyenge endogén
transzport-aktivitásuk van Könnyen
transzfektálhatók a növényi cDNS vektorba
csomagolva mikroinjektálással bejuttatható. cDNS
cRNS majd transzport aktivitás 2-4 nap múlva
mérheto
41
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A hordozók lokalizációját legkönnyebben
immunofluoreszcenciás eljárással lehet
megállapítani. Példa szacharóz-H szimporter
elhelyezkedése Plantago és Arabidopsis fajokban
a SUC2 protein csak a kísérosejtekben
expresszálódik ? pmf-t a P-típusú ATPáz, az AHA3
izoforma generálja a szacharóz feldúsul a
kísérosejtben és a plazmodezmákon keresztül jut a
rostacso- elemekbe (floémfeltöltés) Solanaceae
a SUT1 szacharóz szimporter a rostacso
elemekben van, nincs a kísérosejtben. Sot a
SUT1 mRNS-t is megtalálták a rostacso elemekben,
melyek sejtmagot nem tartalmaznak. Az mRNS a
plazmodezmákon jut át.
A SUT1 lokalizációja a rostacso elemekben (se).
(A) Burgonya szár hosszmetszet vörös
immunofluoreszcens festékkel. (B) Keresztmetszet..
A SUC2 immunofluoreszcenciás jelölése Arabidopsis
szárban. A xilém autofluoreszcens jelet
produkál. (B) Ugyanez fénymikroszkópos felvételen.
42
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
pmf
H
Sz
Reakció
e
c
n sztöchiometriai arány z átvitt anyag töltése
szimporter
A reakció akkor játszódik le balról jobbra (akkor
juttat a szimporter befelé protont és S anyagot),
ha a két elektrokémiai potenciálgradiens vektori
összege befelé mutat, azaz
(a citoplazmához viszonyítunk)
Kifejtve a két potenciált adódik
43
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
Ha pl. pHcyt 7,5 pHextracell 5,5 akkor az
anyag maximális felhalmozódási aránya
Ha pl. S töltés nélküli anyag, és 1 protonnal
transzportálódik, akkor n 1 esetén Vm -150 mV
mellett a max. felhalmozódási arány 36500. n2
esetén ez 1,34 x 109 ! Tehát a protonhoz
kapcsolt hordozók nagy koncentrációkülönbséget
képesek létrehozni, szabályozásuk nagyon fontos.
44
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
A hordozók szabályozása
Transzkripcionális szinten derepresszált mód
szubsztráthiány esetén, represszált mód magas
szubsztrát-ellátottság után
AtKUP3 Arabidopsis K hordozója, mely a K
felvételét bonyolítja a gyökérben.
Poszt-transzlációs szinten Chara internodális
sejtjének membránján alacsony citoszolikus Cl-
koncentráció esetén eros H-Cl- szimporter
aktivitás. Ha a Cl-cyt felemelkedik 10 mM
fölé, akkor a citoszolikus Cl- kötodik a hordozó
kötohelyéhez és blokkolja muködését.
Transzinhibíció jelensége.
45
A membrántranszport alapjai 4. Hordozók
Néhány esetben a hordozók muködése nem H-hoz
hanem Na-hoz kötött.
Tengerben élo algafajok esetén az NO3- és néhány
aminosav felvétele Na-hoz kötött szimportot
mutat. Tengervíz 480 mM Na! Édesvizi algáknál a
Na/K szimport is lehetséges, a Na-ra vonatkozó
nagy Vm komponens miatt. Búzában is
megtalálták HKT1 high-affinity K transporter a
gyökér kortexében.