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BIO130H1 (434)
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Membrane transport

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Department
Biology
Course
BIO130H1
Professor
Kenneth Yip
Semester
Winter

Description
Membrane transport of small molecules 03/06/2014 • Lipid bilayer is permeable to: • Hydrophobic molecules  (02, C02,N2, benzene) • Small uncharged polar molecules o Water= easy to go through o Urea and glycerol not so much Movement via simple diffusion through the lipid bilayer High to low concentration  Down the concentration gradient More hydrophobic or on polar the molecule Faster diffusion across the lipid bilayer • Lipid bilayer impermeable to : • Large uncharged polar molecules and ions • Require membrane protein for transport  • Membrane transport proteins: All multipass transmembrane proteins • o Protein lined path across cell membrane o Transport polar and charged molecules o Ions, sugar, maino acids, nucleotides, various cell metabolites Different cell membranes  Different transport proteins Each transport protein is selective Transports specific class of molecules  Different classes of selectivity  Passive and Active transport: • Arrow only shows the direction of concentration gradient  • Simple diffusion= hydrophobic molecule ▯ high to low [] • Passive transport= no energy required, go from high to low [] • Channel proteins= form a channel, has selectivity  • Transporter mediated= some can be active or passive it depends on the kind  o Interacts with the molecule more  o And changes shape a lot more • Active transport= requires energy  • Moves things from low to high [] • Because it’s going opposite of the [] gradient • Channel and transporter proteins ARE TRANSPORT PROTEINS • Transporter is not the same as transport • Transporter proteins= carrier proteins ( change shape a lot and carry the  molecule for a bit)  Clicker: Assuming all three molecules are able to cross the membrane through channel proteins which molecules  has the greatest motive forces across the membrane? A) uncharged b) positive ( answer) c) negative d) all three have the same motive force as the [] different is the same  red on goes through the concentration gradient, the blue the + and the + on the gradient will repel each  other but it really wants to go the green one won’t go because of the ­ + attraction  • Concentration gradient and membrane potential: • Electrochemical gradient with no membrane potential= electrochemical gradient with no membrane  potential • Additive effect= membrane potential and electro chem working together • Work against each other= electrochemical gradient with membrane potential positive inside • Concentration + membrane potential ( electrical gradient)= electrochemical  gradient • Passive and active transport must consider the electrochemical gradient  Active transport: Against electrochemical gradient therefore needs energy Needing energy ( not necessarily in the form of ATP )  Coupled transporters: One molecule down gradient nd 2  molecule against gradient use energy from one molecule going down the gradient to move the 2  molecule  nd against the gradient  ATP drive pumps (“ Pumps” or ATPases”) ATP hydrolysis; moves molecules against gradient ATP▯ ADP +P Light driven pumps (bacteria) Light energy; moves molecules against gradient Transport proteins: Transporter proteins : (active+ passive) Passive transport : uniporter Active transport  Coupled transporters ATP driven pumps Channel proteins ( passive transport ) TRANSPORT PROTEIN: bind specific solute conformational change  transport solute across membrane Uniporters: One molecule Passive transport down electrochemical gradient Direction of transport is reversible ( depends on the number of molecules on each side aka the  electrochemical gradient) E.g. GLUT uniporters Transports glucose down the electrochemical gradient Works in both directions (glucose in or out of the cell) Passive transport by a transporter = facilitated diffusion Symporters and Antiporters; Symporters: two molecules Moved in the same direction Use energy from the normal one to push the other way the opposite of its normal way Antiporters: two molecules Moved in opposite direction Again pushing the other one against the gradient using the first one’s energy so that the molecule will go in  opposite directions Free energy from co transported ion moving down electrochemical gradient used to transport the 2   nd molecule: Against its electrochemical gradient Secondary active transport  Na+/ glucose symporter: Na + down electrochemicall gradient: Provides the energy to move glucose against the []gradient Cooperative binding of Na+ and glucose leads to a   Conformational change in the protein Regulate cytosolic pH: Most proteins require a specific pH: Cytosol: Neutral pH ( 7.2) Lysosomes : Acidic, low pH, excess h+ Excess H+: Leaks into the cell Produced by acid forming reactions Na+ driven antiporters maintain cytosolic pH Na/ H exchanger ( Antiporter)  Uses the free energy stored in the Na + electrochemical gradient to move H + out of the cell responds to cytosolic PH  Ph drops ( acidifies)  Transporter activity increases  Two transporters use the energy stored in the Na electrochemical gradient to move other molecules  against their electrochemical gradients eventually Na will reach an equilibrium= bad cause nothing will move and no more grad
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