Активный транспорт кальция

Са -зависимая АТФаза, сопряженная с мощным Са -насосом, локализована в мембранах саркоплазматической сети. состоит из полипептидной цепи с молекулярной массой около 100000 и высоким содержанием гидрофобных аминоки­слот .Для работы тоже надо фосфолипиды

Схема

1 связывание Са и АТФ. Эти соединения связываются с разными центрами на внешней поверхности мембранного пузырька.

2 АТФ гидролизуется с образованием фосфорилированного фермента. Образование фермент-фосфатного комплекса можно обнаружить по включению в белок радиоактивного изотопа ³²Р из АТФ, меченной по фосфату. Образующаяся фосфорилированная форма фермента Е~Р конформационно неустойчива и претерпевает изменение пространственной структуры так, что ион-связывающие участки оказываются отделенными от внеш­ней среды. Изменение конформации Са ⁺-АТФазы проявляется в изменении сигна­ла ЭПР спиновой метки, присоединенной к белку, в связи с изменением подвижности метки.

3 изменение сродства Са -связывающих центров к ионам Са одновременно с изменением характера связи фосфатной груп­пы с ферментом. Энергия, ранее сосредоточенная в макроэргической фосфатной связи комплекса Е~Р, расходуется на изменение константы связывания ионов Са с ферментом.

ионы Са получают доступ во внутреннее пространство мембранных пузырьков и выбрасываются во внутренний объем. Константа связывания Са ⁺ при образовании стабильной фосфорилированной формы фермента уменьшается от 10⁷ до 10³ М-¹.

в ходе реакции AGo, т. е. AGo = —RT In К, можно найти, что изменение свободной энергии при уменьшении константы связы­вания от 10⁷ до 10⁴ М^¹ составляет 17,8 кДж/моль. Т.е. суммарные

затраты энергии на перенос Са через мембрану примерно вдвое меньше энергии гидролиза АТФ (около 40 кДж/моль при рН 9), которой хватает на перенос двух ионов Са. Вследствие десорбции Са²⁺ с фермента суммарный положительный заряд в ион-связывающей полости уменьшается, что значительно облегчает десорбцию фосфата. В результате этих превращений фермент вновь приходит в исходное состояние.

Транспорт протонов

Перенос Н+ через мембраны может осуществляться механизмами трех типов.
В некоторых мембранах существуют подвижные переносчики протонов (пла-
стохинон в фотосинтетической мембране хлоропластов).

Возможны также конфор-
мационные переходы мембранного белка при связывании протона на одной стороне
мембраны и депротонировании белка с другой стороны мембраны, сопряженные с
поворотом макромолекулы в мембране, при котором присоединенный протон пере­
секает мембрану.

могут транспортироваться через мембрану по
специализированным структурам — Н+-каналам(образован гидро­фобной частью субъединицы сопрягающего фактора — комплексом CFq)Протонный канал представляет
собой узкую полость, образованную полярными группами белка.

Транспорт протонов по Н⁺-каналам обычно сравнивают с переносом Н⁺ по регулярной решетке, образованной системой водородных связей, аналогичной та­ковой во льду.

По Н⁺-каналу протоны поступают к каталитическому участку транспортной системы, в котором осуществляется сопряжение переноса Н⁺ с реакциями синтеза-гидролиза АТФ. Таким образом, основными узлами Н⁺-насосов являются протонный канал и активный центр

Проведение протона по цепи Н-связей: (СМ РИСУНОК)

1 — стадия перескока протона, 11 — стадия поворо- та групп (миграция поворотного дефекта)

Эстафетная передача протонов возможна лишь при чередовании стадий пере­скока протона и поворотов химических связей в области образовавшегося дефекта Как видно из рисунка, транслокация одного протона по цепи про­текает в две стадии. Сначала происходит перескок протона от группы к группе а затем поворот группы (на рис вышеповорот вокруг свя­зи С—О), в результате которого происходит дополнительное смещение заряда, и система связей возвращается в исходное состояние. В результате поворота химиче­ской группы или молекул воды образуется конфигурация, не допускающая возврата протона в начальное положение.