Pump driven by ATP hydrolysismechan

Pump driven by ATP hydrolysis
mechanism (see also Fig. 12-34 in Nelson & Cox) involves reversible phosphorylation of an Asp residue on the enzyme, and 2 conformations of the enzyme:
Conformation I: high affinity for Na+, low affinity for K+, "open" to inside of cell.
Conformation II: low affinity for Na+, high affinity for K+, "open" to outside of cell.
Transfer of phosphate group from ATP to enzyme (releasing ADP as a product) triggers conformational change in enzyme -- phosphorylated enzyme predominantly in conformation II.
Hydrolysis of phosphate group from the enzyme triggers return to original conformation (I).
Mechanism of the Na+-K+ pump, starting on upper left (like Nelson & Cox Fig. 12-34)
Unphosphorylated enzyme (EnzI) binds 3 Na+ from inside cell
[EnzI •3Na+] is phosphorylated (on Asp residue), generating second conformation.
EnzII-P releases 3 Na+ ions outside and binds 2 K+ ions from outside cell.
[EnzII-P •2K+] has phosphate hydrolyzed off (inside cell).
Unphosphorylated enzyme switches to conformation I (EnzI), releasing 2K+ inside cell, now ready to bind 3 Na+ again.
This animation shows operation of the pump. Upper side = outside of cell; lower side = cytosol. The colored ball represents ATP; the three yellow diamonds Na+ and the two red diamonds K+.
Ion gradients (and electrical potentials/gradients) provide the energy for SECONDARY ACTIVE TRANSPORT.
(Ionophores dissipate ion gradients and thus are poisons, or antibiotics for microorganisms.)
COTRANSPORT processes that utilize a favorable gradient for one compound to drive the uptake of a second compound.
Sodium-glucose cotransport across apical surface of intestinal epithelial cells is one example, accumulating Glc in cell against its concentration gradient
Fig. 12-36 (Nelson & Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, 3rd ed., 2000): Glucose transport in intestinal epithelial cells
Glucose import from intestine made possible by Na+-K+ ATPase (shown on right side of cell), which generates/maintains both high Na+ concentration outside cell and charge gradient (electrical potential) that both favor Na+ import through Na+-glucose symporter.
Permits epithelial cells to concentrate glucose from intestine to 30,000x the intestinal concentration
Resulting high concentration of glucose within cell passes "down" its concentration gradient through basal surface of cell into blood via GluT2 transporter (facilitated diffusion, uniport system).
Many other secondary active transport systems are known, especially in mitochondrial membrane.
Other examples of secondary active transport:
Sodium-calcium exchanger of animal cell membranes: antiporter that couples downhill flow of 3 Na+ into cell with uphill extrusion of 1 Ca2+ out of the cell (Na+ gradient was generated by the Na+-K+ ATPase.)
Lactose permease of E. coli: symporter that uses H+ gradient across E. coli membrane (generated by fuel oxidation and electron transport) to let protons flow down their concentration gradient back into the cell, bringing lactose into the cell against a concentration gradient (see Fig. 12-35 in Nelson & Cox, Lehninger Principles). This perspective/commentary from Science 301, 603-4 (1 Aug. '03) (PDF) discusses the crystal structure and the function of lactose permease (lacY), with references.

Kết quả (Việt) 2:

Máy bơm chạy bằng thủy phân ATP
cơ chế (. Xem thêm hình 12-34 tại Nelson & Cox) liên quan đến việc phosphoryl hóa thuận nghịch của một dư lượng Asp trên enzyme, và 2 conformations của enzym:
cấu I: ái lực cao với Na +, ái lực thấp cho K +, "mở" vào bên trong tế bào.
cấu II:. ái lực thấp đối với Na +, ái lực cao với K +, "mở" để bên ngoài của tế bào
Chuyển nhóm phosphate từ ATP enzyme (phóng ADP như một sản phẩm) gây nên sự thay đổi về hình dạng trong enzyme - -. phosphoryl hóa enzyme chủ yếu trong cấu II
thủy phân của nhóm phosphate từ enzyme gây trở về cấu ban đầu (I).
Cơ chế của bơm Na + -K +, bắt đầu từ phía trên bên trái (như Nelson & Cox Hình 12-34.)
enzyme Unphosphorylated ( EnzI) gắn 3 Na + từ bên trong tế bào
[EnzI • 3Na +] được phosphoryl hóa (trên Asp cặn), tạo dáng thứ hai.
EnzII-P giải phóng các ion 3 Na + bên ngoài và gắn 2 K + ion từ tế bào bên ngoài.
[EnzII-P • 2K +] có phosphate thủy phân off (bên trong tế bào).
enzyme Unphosphorylated chuyển sang cấu I (EnzI), phát hành 2K + bên trong tế bào, bây giờ đã sẵn sàng để ràng buộc 3 Na + một lần nữa.
hoạt hình này cho thấy hoạt động của máy bơm. Phía trên = bên ngoài của tế bào; phía dưới = bào tương. Những quả bóng màu đại diện cho ATP; ba viên kim cương màu vàng Na + và hai viên kim cương đỏ K +.
gradients Ion (và tiềm năng điện / gradients) cung cấp năng lượng cho TRUNG VẬN ĐỘNG.
(Ionophores tiêu tan gradient ion và do đó các chất độc, hoặc thuốc kháng sinh cho vi sinh vật.)
quá trình COTRANSPORT mà sử dụng một Gradient thuận lợi cho một hợp chất để đẩy sự hấp thu của một hợp chất thứ hai.
Sodium-glucose cotransport trên bề mặt đỉnh của các tế bào biểu mô ruột là một ví dụ, tích lũy GLC trong tế bào chống lại gradient nồng độ của nó
hình. 12-36 (Nelson & Cox, Lehninger Nguyên tắc của Hóa sinh, 3rd ed., 2000): vận chuyển Glucose trong các tế bào biểu mô ruột
nhập khẩu Glucose từ ruột có thể được thực hiện bởi Na + -K + ATPase (hiển thị trên bên phải của tế bào), tạo ra / duy trì cả cao Na + tập trung bên ngoài tế bào và gradient phí (điện thế) mà cả lợi Na + nhập khẩu thông qua Na + symporter -glucose.
cho phép các tế bào biểu mô để tập trung glucose từ ruột để 30,000x nồng độ đường ruột
Kết quả nồng độ glucose trong tế bào pass "xuống" của nó . gradient nồng độ thông qua bề mặt đáy của tế bào vào máu qua GLUT2 vận chuyển (khuếch tán thuận lợi, hệ thống Uniport)
Nhiều hệ thống vận chuyển tích cực thứ khác được biết đến, đặc biệt là trong màng ty thể.
ví dụ khác về vận chuyển tích cực thứ cấp:
trao đổi natri-canxi của màng tế bào động vật: antiporter rằng các cặp vợ chồng xuống dốc dòng chảy của 3 Na + vào tế bào với đùn lên dốc của 1 Ca2 + ra khỏi tế bào (Na + Gradient được tạo ra bởi các Na + -K + ATPase.)
permease Lactose của E. coli: symporter sử dụng H + Gradient trên E. coli màng (tạo ra bởi quá trình oxy hóa nhiên liệu và vận chuyển điện tử) để cho proton chảy xuống gradient nồng độ của họ trở lại vào trong tế bào, mang lactose thành các tế bào chống lại một gradient nồng độ (xem hình. 12-35 trong Nelson & Cox, Lehninger nguyên tắc). Điều này quan điểm / bình luận từ Science 301, 603-4 (01 Tháng 8 '03) (PDF) thảo luận về cấu trúc tinh thể và các chức năng của permease lactose (Lacy), với sự tham khảo.