Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
потенциал действия.
6-22 Гормон инсулин-это небольшой белок, который связывается с рецептором
на плазматической мембране жировых клеток. В результате этого связывания
скорость поглощения глюкозы клетками резко и быстро (в течение нескольких
минут)' возрастает, причем это увеличение не блокируется ингибиторами
синтеза белков или гликозилирования. Следовательно, инсулин должен
60 Глава 6
Концентрация глюкозы, мМ
Рис. 6-9. Скорость поглощения глюкозы клетками в присутствии и в
отсутствие инсулина (задача 6-22).
увеличивать активность переносчика глюкозы в плазматической
мембране, но не общее число таких переносчиков в клетке. Результаты двух
описанных ниже опытов указывают на возможный механизм действия инсулина.
В первом опыте измеряли начальную скорость поступления глюкозы в
контрольные клетки и в клетки, обработанные инсулином. Результаты
приведены на рис. 6-9. Во втором опыте измеряли концентрацию переносчика
глюкозы во фрагментах мембран, полученных из контрольных клеток и клеток,
обработанных инсулином (табл. 6-5). О концентрации переносчика судили по
количеству связанного цитохалази-на В, содержащего радиоактивную метку.
Таблица 6-5. Количество переносчика глюкозы, связанного с плазматической
мембраной и с внутренними мембранами, в присутствии и в отсутствие
инсулина (задача 6-22)
Мембранная фракция
Связанный 3Н-цитохалазии В, имп/(мин-мг белка везикул)
Необработанные
Обработанные
клетки (- инсулин) клетки (+
инсулин)
и
Плазматическая мембрана 890 4480
э
Внутренние мембраны 4070 480
у
________________________________________________________________________
б
А. Объясните механизм, за счет которого транспорт глюкозы воз- ц растает
в обработанных инсулином клетках.
Б. Транспортные белки можно охарактеризовать, подобно фермен-
к
там, кинетическими параметрами Км (концентрация субстрата,
и
при которой скорость транспорта равняется половине максималь-
т
ной величины) и Vmax (скорость транспорта, достигаемая при
и
насыщении субстратом). Изменяются ли при стимуляции инсули-
П
ном эти кинетические характеристики переносчика глюкозы? Что можно
сказать на этот счет, исходя из представленных здесь данных?
6-23 Сколько энергии требуется для переноса веществ через мембрану? Или,
другими словами, какой величины градиент концентрации вещества может
поддерживаться за счет гидролиза АТР при его активном транспорте, который
зависит прямо или косвенно от АТР? Изменение свободной энергии (AGin) при
транспорте 1 моля вещества внутрь клетки можно вычислить следующим
образом:
AGin= -2,3RTlog10^ + zFV,
где R-газовая постоянная, 1,98 х 10~3 ккал/(К • моль),
Г-абсолютная температура в К (37°С = 310 К),
С"- концентрация растворенного вещества в среде,
С;-концентрация растворенного вещества внутри клетки, z -
валентность (заряд) растворенного вещества,
F-постоянная Фарадея, 23 ккал/ (В • моль),
V-мембранный потенциал в вольтах (В).
Поскольку AGin = - AGout, изменение свободной энергии для
транспорта из клетки будет описываться уравнением:
AGout = 2,31og10^-zFK
Плазматическая мембрана 61
ескои
летке.
(МОЖ-
еряли етки ш на счика хьных "цен-шази-
ческои
сулина
ВНЕШНЯЯ
ВНУТРИКЛЕТОЧНОЕ
е
|ин)
.1 воз-
:рмен-грата, [маль-я при нсули-[? Что здесь
эрану? грации ри его шо от I моля азом:
я тран-
Плазматическая
мембрана
Рис. 6-10. Градиенты ионов натрия и калия и направления переноса этих
ионов через плазматическую мембрану (задача 6-23). Крупные буквы означают
высокую концентрацию, мелкие-низкую. Как ионы натрия, так и ионы калия
переносятся против химических концентрационных градиентов, но ионы натрия
перекачиваются против электрического градиента, а ионы калия-по
электрическому градиенту.
Для состояния равновесия, когда AG = 0, эти уравнения можно
представить в более удобной форме, известной как уравнение Нернста:
RT С0
V = 2,3- log 10 - .
ZF & С;
Для ответа на следующие вопросы нужно исходить из того, что при
гидролизе АТР с образованием АДР и неорганического фосфата изменение
свободной энергии AG составляет -12 ккал/моль, т. е. этот процесс может
обеспечить активный транспорт с затратой энергии AG =12 ккал/моль.
Считайте, что V = - 60 мВ.
A. Какой максимальный концентрационный градиент незаряженной молекулы,
например глюкозы, может быть достигнут за счет активного транспорта в
клетку, обеспечиваемого энергией АТР? Предположите, что для переноса
одной молекулы растворенного вещества через мембрану необходим гидролиз
