Eigenschaften eines asymmetrischen carrier-modells für den zuckertransport am menschlichen erythrozyten

The asymmetrical carrier model described resolves contradictions in the transport of sugars by human erythrocytes and makes further restrictions unnecessary, that the model may not violate the 2nd law of thermodynamics.

Abstract

1. Numerous authors investigating the transport of sugars by human erythrocytes reported findings incompatible with the symmetrical carrier model. Influx and efflux are different, even though the concentration gradients are of the same magnitude, but opposite in direction. The Km of the influx of glucose into preloaded cells is smaller by a factor of 10 than the Km for the unidirectional flux at equilibrium. There is neither a quantitative explanation for the exchange between glucose and galactose and between glucose and mannose nor for the counter transport experiments of glucose. 2. The asymmetrical carrier model described resolves these contradictions. The dissociation constants on one side of the membrane differ from those on the other side. Moreover the translocation probabilities of the free carrier and of the carrier substrate complex from the ′ to the ″ side are assumed different from the corresponding translocation probabilities from the ″ to the ′ side. 3. Apparent dissociation constants and translocation resistances are used formulating the equations. This form makes further restrictions unnecessary, that the model may not violate the 2nd law of thermodynamics. 4. Using the experimental findings of several authors the contradictions to the symmetrical carrier model are shown resolved. 5. A discussion of the physiological significance of asymmetrical transport characteristics of cell membranes follows. Regulation may be possible by changing the asymmetry characteristics of the membrane. 1. Die Untersuchung des Transportes von Zuckern am menschlichen Erythrozyten durch zahlreiche Autoren lieferte einige Befunde, die im Widerspruch zum symmetrischen Carrier-Modell stehen. Influx und Efflux können bei gleichem Betrag aber entgegengesetzter Richtung des Konzentrationsgradienten verschieden sein. Die Km des Influxes von Glucose in vorbeladene Zellen ist eine Grössenordnung kleiner als die Km für den Isotopenflux im Gleichgewicht. Der Austausch zwischen Glucose, Galaktose und Mannose und Counter-Transport-Experimente für Glucose können nicht quantitativ erklärt werden. 2. Es wird ein asymmetrisches Carrier-Modell beschrieben, das diese Widersprüche ausräumen soll. Es fordert unterschiedliche Dissoziationskonstanten auf beiden Seiten der Membran. Ferner sollen die Translokationswahrscheinlichkeiten des freien Carriers und des Carrier-Substrat-Komplexes von der ′-Seite zur ″-Seite von den entsprechenden Translokationswahrscheinlichkeiten von der ″-Seite zur ′-Seite verschieden sein. 3. Die Gleichungen werden mit scheinbaren Dissoziationskonstanten und Translokationswiderständen formuliert. In dieser Form sind keine Einschränkungen mehr erforderlich, damit das Modell nicht gegen den 2. Hauptsatz der Thermodynamik verstösst. 4. An Hand der Befunde verschiedener Autoren wird gezeigt, dass sich die Widersprüche zum symmetrischen Carrier-Modell beseitigen lassen. 5. Die physiologische Bedeutung von asymmetrischen Transporteigenschaften von Zellmembranen wird diskutiert. Die Möglichkeit einer Regulation von passiven Transportvorgängen über die Änderung von Symmetrieeigenschaften wird angedeutet.