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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
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 Verfasst am: 24. Nov 2007 15:24 Titel: Carrier = Einbahnstraße? |
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Beschäftige mich gerade mit Carriern. Die Bindung des Substrats induziert ja eine Konformationsänderung und bewerkstelligt so den Transport durch die Membran. Damit ist der Transport doch eine reine Einbahnstraße, oder nicht? Wenn das Substrat von der "falschen" Seite an den Carrier bindet, verharrt er ja auf dieser Seite und kann keine Konformationsänderung durchführen.
Dann stellt sich mir allerdings etwas die Frage, weshalb nur eine Gleichverteilung erzielt werden kann. Sicherlich verlässt mit zunehmender Substrat-Konzentration das Substrat weniger schnell den Carrier, so dass der eine Weile blockiert ist und nichts mehr transportieren kann. Aber dennoch müsste ein Transport weiter stattfinden können. Oder können Carrier doch in beide Richtungen transportieren?
BTW: Ist es wissenschaftlich noch allgemein akzeptiert, dass (einige) Poren unspezifische Transportvorgänge zulassen. Bei den Aqua-Porinen sind es ja eindeutig nur Wasser-Moleküle und ich kann mir kaum vorstellen, dass andere Kanäle unspezifisch sein sollen.
Danke für eure Antworten.
PaGe |
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chefin
Organisator
Anmeldungsdatum: 28.04.2004
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 14:28 Titel: |
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Hallo PaGe,
carrier transportieren selektiv, aber sie können in beide Richtungen, oder in eine Richtung je nach carrier transportieren.
Sie können eine Molekülart, oder auch mehrere gleichzeitig transportieren
Sie können mit dem Konzentrationsgefälle arbeiten (erleichterte Diffusion) oder auch gegen das Konzentrationsgefälle, dann aber unter Energieverbrauch!
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Wissen ist Macht, Nichtwissen macht machtlos |
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 15:02 Titel: |
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Dann erklär mir das mal mechanismisch. 
Außen bindet ein Molekül an den Carrier. > Konf.-Änderung-> Molekül ist innen und löst sich vom Carrier -> Konf.-Änderung.
Würde sich das Teilchen nicht lösen, könnte der Carrier doch nicht zurückklappen und dabei noch etwas nach außen transportieren. |
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chefin
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 16:09 Titel: |
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Nein. Es bestätigt mich eher in der Meinung, dass Carrier gerichtet sind. Bei beiden wird ja explizit gesagt, dass nur die Bindung des Substrats die Konformationsänderung von einer zur anderen Seite bewerkstelligen kann. Das impliziert aber, dass es nur eine Transportrichtung geben kann!
siehe Abbildung: Glukose verlässt das Protein und dies verschließt sich, so dass keine Glukose zurücktransportiert werden kann.
 http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/bilder/diff34.jpg
Stellt sich dann die Frage, weshalb sie bei der Gleichverteilung aufhören sollte. |
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chefin
Organisator
Anmeldungsdatum: 28.04.2004
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 17:40 Titel: |
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Oh sorry, ich hab deine Frage falsch verstanden: Klar, eine Substanz kann vom carrier nur immer in eine Richtung transportiert werden.
Denk mal an die K/Na-Pumpe: da hört die Transportleistung auch nicht im Gleichgewicht auf.
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 17:48 Titel: |
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Okay, dann stellt sich mir aber die Frage, weshalb ein Carrier, der nicht aktiv betrieben wird, beim Gleichgewicht aufhören sollte. Die einzig schlüssige Erklärung ist mE die Blockierung des Carriers durch das Substrat, wenn das Gleichgewicht erreicht ist.
Die Na/K-Pumpe benötigt ja ATP für den Transport und das ATP induziert die Konformationsänderung, da ist es einfach zu verstehen, weshalb es nach dem Gleichgewicht weiter geht.
Echt schlimm. Da denkt man über eine Sache genauer nach und schon stellen sich Probleme, die im Studium nie erkannt wurden. |
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chefin
Organisator
Anmeldungsdatum: 28.04.2004
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 18:25 Titel: |
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Mmh, gehen wir mal vorsichtig und systematisch vor. Über den aktiven Transport sind wir uns einig. Nun müssen wir noch einmal die erleichterte Diffusion durch Carrierproteine betrachten.
Gehen wir mal davon aus, dass durch die Bindunge des spezifischen Molekül eine Konformitätsänderung des carriers ausgelöst wird, die dazu führt, dass der Carrier sich so dreht, dass das Molekül auf der anderen Membranseite freigesetzt wird. (auch da sind wir uns, glaube ich, einig)
Das Molekül verlässt also den carrier und wenn genügend der Moleküle auf der anderen Membranseite sind, wird durch die Molekülbindung aussen der Vorgang wiederholt. Nun ist innerhalb der Membran eine höhere Konzentration als aussen. Was widerspricht denn dem, dass die Annäherung der Moleküle in höherer Konzentration durch seine Annäherung eine Bindung des Moleküls nicht zulässt und damit einen Transport in entgegengesetzter Richtung ermöglicht.
Unbestritten ist der Vorgang: Adhäsion des Moleküls, Bindung, Konformitätsänderung, Transport, Freisetzung des Moleküls auf der anderen Membranseite.
Kommt doch da wohl auf den Bau des carriers an.
Ich glaube schon, dass auch das möglich ist und damit eben den Gesetzen der Diffusion folgt.
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
Beiträge: 3549
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| Verfasst am: 25. Nov 2007 22:41 Titel: |
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| Zitat: | | Nun ist innerhalb der Membran eine höhere Konzentration als aussen. Was widerspricht denn dem, dass die Annäherung der Moleküle in höherer Konzentration durch seine Annäherung eine Bindung des Moleküls nicht zulässt und damit einen Transport in entgegengesetzter Richtung ermöglicht. |
Den Satz verstehe ich nicht. Wenn "auf der falschen Seite" viel Substrat vorhanden sind, können sie evtl noch "auf der falschen Seite" binden.
ABER: Dann dürfte es doch keine Konformationsänderung mehr geben, da ja eben dieses Bindung des Substrats dafür sorgt, dass die aktuelle Konformation die stabilere ist und nicht die, die das Substrat auf die andere Seite transportieren würde. |
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Karon
Organisator
Anmeldungsdatum: 06.11.2004
Beiträge: 2344
Wohnort: Hessen
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| Verfasst am: 26. Nov 2007 23:59 Titel: |
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Im Lodish "Molecular Cell Biology" (5th ed.) steht folgendes:
| Zitat: | Like other uniporters, GLUT1 alternates between two
conformational states: in one, a glucose-binding site faces the
outside of the membrane; in the other, a glucose-binding site
faces the inside. Figure 7-4 depicts the sequence of events occurring
during the unidirectional transport of glucose from
the cell exterior inward to the cytosol. GLUT1 also can catalyze
the net export of glucose from the cytosol to the extracellular
medium exterior when the glucose concentration is
higher inside the cell than outside. |
Es scheint also auf jeden Fall in beide Richtungen zu gehen.
Wie das mit den verschiedenen Konformationen genau ist, dazu habe ich allerdings nichts gefunden. 
Edit:
Als Referenzen sind dort folgende Paper angegeben:
Hruz, P. W., and M. M. Mueckler. 2001. Structural analysis of the GLUT1 facilitative glucose transporter (review). Mol. Memb. Biol. 18:183–193.
Mueckler, M. 1994. Facilitative glucose transporters. Eur. J. Biochem. 219:713–725.
Vielleicht lässt sich da ja was finden.
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Wie poste ich falsch?
Nachdem ich Google, die FAQs & die Boardsuche erfolgreich ignoriert habe, erstelle ich 2-5 neue Themen in den falschen Unterforen mit kreativem Titel & undeutlichem Text, unter denen sich jeder etwas anderes vorstellen kann. |
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
Beiträge: 3549
Wohnort: Hannover
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| Verfasst am: 27. Nov 2007 00:29 Titel: |
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Danke Karon.
Bin leider nicht in der Nähe einer Bib und habe damit kein Zugriff auf die paper. Aber die Info, dass es noch eine zusätzliche Bindungsstelle gibt, erklärt ja einiges. |
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Bert
Anmeldungsdatum: 26.09.2007
Beiträge: 82
Wohnort: Niedersachsen
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| Verfasst am: 29. Nov 2007 18:00 Titel: |
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| PaGe hat Folgendes geschrieben: | | Beschäftige mich gerade mit Carriern ... |
Das Problem liegt in der Mannigfaltigkeit der Carrier. Wir können zwar an Modellen erklären, wie ein Carrier prinzipiell funktioniert:
1) selektive Substratbindung
2) Konformationsänderung am Carrier
3) Transport
4) Freisetzung des Substrates und Rückkehr in den Ursprungszustand
Aber bei der Erklärung der Einzelschritte und der konkreten Eigenschaften müssen wir auch den Einzelfall betrachten (wir können nicht seriös eine eierlegende Wollmilchsau beschreiben, wir müssen schon Hühner, Schafe, Schweine und Kühe getrennt betrachten).
Der Carrier-Transport ist eine enzymatische Reaktion mit all ihren Charakteristiken: Substratspezifität, Reaktionsgeschwindigkeit, Km-Wert (kompetitive Hemmung, Sättigung) … Manchmal werden mehrere Molekülsorten gleichzeitig (sym/anti)portiert – ein solcher Transport läuft anders ab, als der Transport einer einzigen Molekülsorte. Häufig werden die transportierten Moleküle bei dem Transport modifiziert – auch das muß berücksichtigt werden; bei komplex organisierten interzellulären Transportern sind mehrere Carrier in Membranvesikeln kumuliert, von wo aus sie, bei Bedarf, rasch mobilisiert werden können ...
Ein ganz einfaches Beispiel: Ubiquitäres Substrat Glucose.
Obwohl Glucose von fast allen Organismen in ähnlicher/gleicher Art metabolisiert wird (via Glycolyse), erfolgt ihr Transport in die Zelle sehr mannigfaltig; Symport mit Na+Ionen oder mit H+Ionen; energieabhängig bei einer Spalthefe, energieunabhängig bei der Bäckerhefe; mit Hilfe von spezifischen Carrier oder durch unspezifische Poren (erleichterte Diffusion, bidirektional) …
In einigen Fällen (bei Bakterien) wird der Rückfluß aus der Zelle durch Phosphorylierung verhindert (aus Glucose wird Glucose-Phosphat, also ein anderes Molekül, dadurch wird „Glucose in der Zelle“ dem Glucose-Konzentrationsgradienten entzogen!). Die (komplexe) Phosphorylierung wird gleichzeitig als „GlucoseKontrollAmt“ genutzt – andere Komplexe in der Zelle „wissen Bescheid“, daß Glucose da ist, wodurch eine Reihe regulatorischer Maßnahmen getroffen wird.
Bei Säugetieren kennen wir mehrere Glucosetransporter - je nach Gewebe oder Entwicklungsstadium (Fötus/Adult).
Beim Transport von Proteinen ist die Sache unvergleichbar komplexer!
Du siehst, wir müssen schon wissen, über welche Carrier wir uns unterhalten wollen, damit wir konkrete Fragen (betreffend ihre Eigenschaften) beantworten können. Ich vergleiche das mit Transportmitteln – wenn ich frage, was kostet die Fahrt? Mußt du auch erst wissen, wann, von wo und wohin ich fahren will, mit dem Flugzeug, Autotaxi, Zug oder Schiff, wieviel Gepäck, ev. im Rollstuhl …
| PaGe hat Folgendes geschrieben: | | Ist es wissenschaftlich noch allgemein akzeptiert, dass (einige) Poren unspezifische Transportvorgänge zulassen. Bei den Aqua-Porinen sind es ja eindeutig nur Wasser-Moleküle und ich kann mir kaum vorstellen, dass andere Kanäle unspezifisch sein sollen. |
Was meinst du mit spezifisch? Nur-dies-eine-konkrete-Molekül-und-kein-anderes? Oder etwas großzügiger z.B. kleine-Moleküle?
Bei einigen Bakterien kann man diese Frage mit ja beantworten – einige Poren lassen unspezifischen Transport/Durchgang durch die Membran zu (das ist nicht nur akzeptiert, das ist auch wissenschaftlich bewiesen, und es begegnet uns im täglichen Laboralltag). Betrachten wir den Transport/Durchgang durch die Poren der äußeren Membran/Wand - z.B. den Transport von Zuckern in den periplasmatischen Raum.
Monosaccharide sind „kleine“ Moleküle (aber doch zehnmal so groß wie Wasser; Wasser: MW=18; Glucose: MW=180), Disaccharide (z.B. Maltose: MW=342) sind fast doppelt so groß wie Monosaccharide – beide Zuckersorten (Mono- und Disaccharide) können die äußere Membran gleich gut und nahezu ungehindert passieren. Offensichtlich ist bei diesem Durchgang (neben der Konzentration) nur die Molekülgröße ausschlaggebend (bis zu einer Größe von etwa 500-600 Da).
Der weitere (Carrier-)Transport durch die innere (Cytoplasma)Membran ist dann selektiv - Disaccharide nutzen andere Wege als Monosaccharide, wobei manche Disaccharide schon im periplasmatischen Raum gespalten werden (z.B. in Glucose und Fructose), andere werden via selektive Wege in die Zelle transportiert.
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Holzhacken ist deshalb so beliebt, weil man bei dieser Tätigkeit den Erfolg sofort sieht. [Albert Einstein] |
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PaGe
Moderator
Anmeldungsdatum: 19.03.2007
Beiträge: 3549
Wohnort: Hannover
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| Verfasst am: 30. Nov 2007 14:39 Titel: |
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Danke Bert für deine Ansführungen, jedoch haben sie mir nicht viel weitergeholfen. Bei der Spezifität müsste man schon einen Transporter in der Membran isolieren und dann nachweisen, dass er mehrere Molekülsorten transprotieren kann. Sonst steht im Raum, ob nicht verschiedene Transporter die unterschiedlichen Stoffe bewegen. Bei deinen Bakterien-Beispiel kommt das nicht raus.
Und der Mechanismus der passiven Carrier dürfte recht ähnlich sein, so wie ich es geschrieben habe. Da fehlt halt die klare bildliche Darstellung, weshalb ein passiver Carrier bei der Gleichverteilung aufhören sollte. Der 2. Rückkanal und die Blockade des Transporters sind die einzigen mir eingängigen. Ich habe noch mit einer Lehrerin gesprochen, die dann meinte, dass der Gleichstand im biologischen System ja weitestgehend vermieden wird, so dass dieses Problem in der Zelle nicht auftaucht. Mechanismisch finde ich es dennoch interessant zu wissen. |
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Bert
Anmeldungsdatum: 26.09.2007
Beiträge: 82
Wohnort: Niedersachsen
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| Verfasst am: 30. Nov 2007 20:22 Titel: |
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| PaGe hat Folgendes geschrieben: | | Bei der Spezifität müsste man schon einen Transporter in der Membran isolieren und dann nachweisen, dass er mehrere Molekülsorten transprotieren kann. Sonst steht im Raum, ob nicht verschiedene Transporter die unterschiedlichen Stoffe bewegen. Bei deinen Bakterien-Beispiel kommt das nicht raus. |
Das kann man untersuchen, und das wurde auch untersucht. Das wohl bekannteste Beispiel, das wir täglich in Laboren anwenden, ist das bakterielle Maltoporin. Maltoporin dient zum Transport von Maltodextrinen. Maltose und Maltotriose können auch durch generelle (unspezifische) Porine in den periplasmatischen Raum gelangen, weil sie klein sind, aber größere Maltodextrine benötigen diesen Transporter (Maltoporin).
Interessanterweise wird das Maltoporin auch von dem Lambda-Phagen erkannt – dieser Phage ist aber kein Zucker, sondern ein Bakterienvirus! Der Phage hat für seinen Wirt auch keinen Zucker in der Tasche, sondern eine letztendlich tödlich wirkende DNA! Wir machen uns es zunutze, um Gene, die wir untersuchen wollen, in das Bakterium einzuschleusen und zu vermehren (z.B. als genomische Bank) – die Gene werden (von uns) in die Phagen-DNA integriert, in die Phagenhülle gepackt und mit diesen (rekombinanten) Phagen wird ein Bakterienstamm infiziert. Die Infektion erfolgt über das Maltoporin. Vor der Infektion wird das Bakterium auf Maltose (als Kohlenstoffquelle) angezogen, wodurch die Bildung der Maltoporine verhundertfacht wird, was den Infektionserfolg steigert.
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Holzhacken ist deshalb so beliebt, weil man bei dieser Tätigkeit den Erfolg sofort sieht. [Albert Einstein] |
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