Membranen sladrer om membranpumpers funktion - Memphys
Membranen sladrer om membranpumpers funktion - Memphys
Membranen sladrer om membranpumpers funktion - Memphys
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Fordi det indre af lipiddobbeltlaget er s<strong>om</strong> olie, er det meget vanskeligt for specielt<br />
vandopløselige stoffer, s<strong>om</strong> for eksempel uorganiske salte med natrium- eller kaliumioner, at<br />
trænge gennem laget. Af samme grund skal proteiner og specielt ionkanaler og ionpumper have en<br />
helt særlig opbygning for at kunne befindes sig indlejret i membraner: de skal have et midterstykke,<br />
s<strong>om</strong> er olieagtigt, men med ender, s<strong>om</strong> er opløselige i vand. Vi siger, at membranproteinerne er<br />
hydrofobisk tilpasset lipidmembranen.<br />
Denne hydrofobe tilpasning udgør en slags mekanisme, med hvilken membranen og<br />
de indlejrede proteiner gensidig kan påvirke hinanden. Vi taler <strong>om</strong> lipid-protein vekselvirkninger.<br />
Der er mange andre mekanismer; for eksempel kan proteinerne have en ge<strong>om</strong>etrisk form eller<br />
elektriske ladninger, s<strong>om</strong> påvirker lipiderne og dermed membranen. Lipid-proteinvekselvirkninger<br />
er af stor betydning for proteinernes <strong>funktion</strong>er. På den ene side kan ændringer i lipidmembranen,<br />
der for eksempel skyldes kemiske stoffer (bl.a. visse lægemiddelstoffer) eller ydre påvirkninger<br />
(bl.a. stress og surhedsgrad), medvirke til, at proteinets <strong>funktion</strong> påvirkes. På den anden side kan<br />
proteinet, mens det udfører sin <strong>funktion</strong>er, påvirke lipidmembranen, for eksempel hvis proteinet<br />
ændrer form eller hydrofob tilpasning.<br />
Modeller viser vejen<br />
I et forsøg på at afklare, hvordan proteiner og lipidmembraner gensidigt påvirker hinanden, bruger<br />
forskerne forskellige modelsystemer, s<strong>om</strong> er tilstrækkeligt simple til, at man kan foretage<br />
kvantitative målinger af lipid-proteinvekselvirkningerne, men samtidig tilstrækkeligt realistiske til,<br />
at de kan lede til ny indsigt. Et sådant lipid-protein modelsystem er lipos<strong>om</strong>er opbygget af nogle få<br />
forskellige slags lipidmolekyler, der kan danne lipos<strong>om</strong>er. I disse lipos<strong>om</strong>er indbygges så proteiner,<br />
s<strong>om</strong> opremses fra levende celler.<br />
Det er muligt at oprense Na + /K + -pumper fra forskellige celle- og vævstyper. Her<br />
benytter vi os af, at naturen allerede har opkoncentreret Na + /K + -pumper i visse væv og organer. Det<br />
gælder f.eks. hjerne og nyre, der er meget rige på Na + /K + -pumper (meget aktive organer). Vi bruger<br />
også saltkirtler fra pighajer, der hjælper hajen med at k<strong>om</strong>me af med det NaCl, den indtager, når<br />
den har spist. Saltkirtlerne er på størrelse med en lillefinger og indeholder næsten 50% Na + /K + -<br />
pumper. Disse proteiner kan indbygges i små lipos<strong>om</strong>er bestående af to slags lipidmolekyler, hvoraf<br />
den ene slags er kolesterol, s<strong>om</strong> er en vigtig k<strong>om</strong>ponent i alle cellemembraner. Lipos<strong>om</strong>erne er ca.<br />
100nm i diameter, og man kan ved biokemiske analyser vise, at pumperne forsat er enzymatisk<br />
aktive i lipos<strong>om</strong>erne. Disse små lipos<strong>om</strong>er, s<strong>om</strong> er meget mindre end, hvad man kan se i et<br />
lysmikroskop, kan nu tvinges til at smelte sammen i meget store lipos<strong>om</strong>er ved at udsætte dem for<br />
svingende elektriske felter. Hermed dannes kæmpestore lipos<strong>om</strong>er, s<strong>om</strong> typisk er 20-40µm i<br />
diameter og derfor synlige i et lysmikroskop.<br />
Det er meget småt og hele tiden i bevægelse<br />
Problemet med at studere ting, s<strong>om</strong> er meget små, for eksempel molekyler og ultratynde<br />
lipidmembraner, er, at de hele tiden er i bevægelse. Molekylerne udfører, hvad vi kalder Brownske<br />
bevægelser, s<strong>om</strong> skyldes, at vandmolekyler hele tiden støder ind i dem, så proteinerne k<strong>om</strong>me til at<br />
opføre en tilfældig dans. Desuden er lipidmembraner ofte så bløde, at de også k<strong>om</strong>mer til at udføre<br />
en slags Brownske bevægelser. De ændrer simpelthen form på en tilfældig måde, når<br />
vandmolekylerne støder ind i dem. Disse tilfældige bevægelser er mere volds<strong>om</strong>me, jo højere<br />
temperaturen er.<br />
Det kan derfor synes s<strong>om</strong> en stor ulempe for næremere studier, at membranerne<br />
udfører disse uregelmæssige, såkaldt termiske bevægelser. Imidlertid kan man udnytte de termiske<br />
bevægelser til at lære noget <strong>om</strong> membranernes mekaniske egenskaber. Ved at analysere, hvorledes<br />
lipos<strong>om</strong>erne ændrer form gennem tiden, kan man for eksempel bestemme membranens stivhed.<br />
2<br />
Bouvrais, Cornelius, Ipsen & Mouritsen: <strong>Membranen</strong> <strong>sladrer</strong> <strong>om</strong> <strong>membranpumpers</strong> <strong>funktion</strong>