Skip to main content
Global

6.6: יצירת שיפועים: שימוש בתגובות משולבות ומשאבות

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208341

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    הן הנשאים והן הערוצים מאפשרים תנועה כיוונית (שטף נטו) של מולקולות על פני קרום, אך רק כאשר קיים שיפוע ריכוז. אם ממברנה מכילה תעלות ונשאים פעילים (כפי שעושים כל הממברנות), ללא כניסת אנרגיה בסופו של דבר שיפועי הריכוז על פני הממברנה ייעלמו (יתפזרו). [המולקולה] שבחוץ תהפוך לשווה ל [מולקולה] בפנים. עם זאת, כאשר אנו מסתכלים על תאים אנו מוצאים הרבה שיפועי ריכוז, מה שמעלה את השאלה, מה מייצר ואז שומר על שיפועים אלה.

    תשובת השכל הישר היא שחייבות להיות מולקולות (חלבונים) שיכולות להעביר מולקולות מסוגים ספציפיים על פני קרום וכנגד שיפוע הריכוז שלהן. נקרא לסוגים אלה של משאבות מולקולות ונכתוב את התגובה בה היא מעורבת כ:

    [מולקולה] ריכוז נמוך+משאבה [מולקולה] ריכוז גבוה+משאבה

    כפי שאתה כבר חושד שזו תגובה שלילית תרמודינמית. כמו משאבה מקרוסקופית מוכרת, היא תדרוש קלט אנרגיה. נצטרך "לחבר" את המשאבה המולקולרית שלנו למקור אנרגיה כלשהו. אילו מקורות אנרגיה זמינים למערכות ביולוגיות? בעיקרון יש לנו שתי אפשרויות: המערכת יכולה להשתמש באנרגיה אלקטרומגנטית, כלומר אור, או שהיא יכולה להשתמש באנרגיה כימית. במשאבה מונעת אור קיימת מערכת הלוכדת (סופגת) אור; ספיגת האור (אנרגיה) מחוברת למערכת השאיבה. כאשר המשאבה מונעת על ידי תגובה כימית, התגובה החיובית התרמודינמית מזורזת לעתים קרובות על ידי המשאבה עצמה ותגובה זו מחוברת לתנועה של מולקולה כנגד שיפוע הריכוז שלה. נקודה טופולוגית מעניינת היא שכדי שמשאבה מונעת תגובה קלה או כימית תפעל ליצירת שיפוע ריכוז, כל מולקולות המשאבה בתוך הממברנה חייבות להיות מכוונות לאותו כיוון. אם המשאבות היו מכוונות באופן אקראי לא יהיה שטף כולל (המולקולות היו נעות לשני הכיוונים) ולא יתפתח שיפוע.

    משאבות מונעות תגובה כימית מכוונות גם הן בתוך ממברנות באותו כיוון. ניתן להשתמש במספר תגובות כימיות להנעת משאבות כאלה ומשאבות אלו יכולות להניע תגובות שונות (זכרו שתגובות יכולות לנוע לשני הכיוונים). אחד הנפוצים שבהם כרוך בתנועה של אלקטרונים אנרגטיים דרך מערכת "הובלת אלקטרונים" הקשורה לממברנה, המבוססת על חלבון, מה שמוביל ליצירת שיפוע אלקטרוכימי H+. התנועה של H+ במורד שיפוע הריכוז שלו, דרך המשאבה, מניעה את הסינתזה של ATP. התנועה של H+ מהצד של הממברנה עם [H+] גבוה יחסית לזה של [H+] נמוך יחסית מחוברת לסינתזת ATP דרך האנזים ATP synthase הקשור לממברנה:

    [H +] ריכוז גבוה מחוץ + אדנוסין דיפוספט (ADP) (תוך תאי) + פוספט (תוך תאי) אדנוסין טריפוספט (ATP) (תוך תאי) + H 2 0 (תוך תאי) + [H +] ריכוז נמוך-בפנים.

    תגובה זו יכולה לפעול הפוך, ובמקרה זה ATP עובר הידרוליזה ליצירת ADP ופוספט, ו-H+ מועבר כנגד שיפוע הריכוז, כלומר מאזור בריכוז נמוך לאזור בריכוז גבוה יותר.

    [H +] ריכוז נמוך-בתוך+ אדנוסין טריפוספט (ATP) (תוך תאי) + H 2 0 (תוך תאי) אדנוסין דיפוספט (ADP) (תוך תאי) + פוספט (תוך תאי) + [H +] ריכוז גבוה בפנים.

    באופן כללי, על ידי צימוד תגובת הידרוליזה של ATP למשאבה, המשאבה יכולה להעביר מולקולות מאזור בריכוז נמוך לאחד בריכוז גבוה, תגובה שלילית תרמודינמית.

    תורמים וייחוסים