Funkce a typy membránových transportních proteinů

The membránové transportéry jsou integrální membránové proteiny specializované na provádění specifického transportu iontů a malých ve vodě rozpustných molekul na obě strany buněčných membrán.

Protože tyto molekuly nemohou samy procházet hydrofobním srdcem lipidových dvojvrstev, umožňují tyto proteiny buňce: udržovat odlišně definované prostředí, přijímat živiny, vylučovat odpadní produkty metabolismu a regulovat koncentrace iontů a molekul..

Transportní proteiny byly rozděleny do dvou velkých skupin: kanály a transportéry. Transportéry specificky váží molekulu, která má být transportována, a procházejí konformačními změnami, aby je mohly mobilizovat. Kanály zase neváží molekuly, ale spíše tvoří tunel, ze kterého volně cestují, jednoduše vyloučené svým poloměrem molekul..

Kromě této klasifikace existují další, které berou v úvahu množství molekul, které mají být transportovány, směr, ve kterém jsou transportovány, závislost nebo ne na energii a zdroj energie, kterou používají..

Rejstřík článků

• 1 Transport přes buněčnou membránu
• 2 Funkce membránových transportérů
• 3 typy membránových transportních proteinů
  • 3.1 Proteiny kanálu
  • 3.2 Dopravníky
• 4 typy dopravníků
  • 4.1 - Pasivní pomocné dopravníky
  • 4.2 - Aktivní usnadňující transportéry
• 5 Reference

Transport přes buněčnou membránu

Syntéza membrány byla konečnou evoluční událostí, která vedla k buněčným procesům.

Absolutně všechny buněčné membrány jsou bariéry, které brání volnému průchodu iontů a molekul do a ven z buněk. Musí však umožnit vstup těm, kteří jsou pro jejich provoz životně důležití, a také výstup odpadu.

Proto se obchodování s molekulami v obou směrech provádí selektivně. To znamená, že buňka rozhoduje o tom, koho a kdy z ní vpustí nebo z ní vyjde.

K dosažení tohoto cíle využívá existenci specializovaných transmembránových proteinů, které fungují jako kanály nebo brány, nazývané membránové transportéry..

Asi 20% genů v buňce kóduje tyto membránové transportní proteiny. To nám dává představu o důležitosti, kterou má transport pro funkci buňky..

V tomto smyslu má studium těchto proteinů velký význam jak při identifikaci chemoterapeutických cílů, tak i možných způsobů transportu léčiv do cílových buněk..

Funkce membránových transportérů

Buněčné transportéry jsou odpovědné za přenos rozpuštěných látek organické a anorganické povahy přes buněčné membrány..

Tento přenos se provádí konkrétně pouze v okamžiku, kdy to buňka potřebuje, aby:

- Udržujte buněčné elektrochemické přechody, které jsou zásadní pro výkon životně důležitých funkcí, jako je produkce energie požadované buňkou a reakce na podněty v dráždivých membránách.

- Vezměte makro a mikroživiny nezbytné k tomu, abyste buňce poskytli monomery, které budou tvořit kostry jejích makromolekul (nukleové kyseliny, proteiny, sacharidy a lipidy).

- Reagujte na podněty, a proto se účastněte procesů buněčné signalizace.

Druhy membránových transportních proteinů

Membránové transportéry byly klasifikovány podle typu transportu, který provádějí, do dvou širokých kategorií: kanály a transportéry..

Proteinové kanály

Kanálové proteiny zprostředkovávají pasivní transport molekul vody, stejně jako různé specifické typy iontů. Tento typ transportu nevyžaduje provedení energie a probíhá spontánně ve prospěch koncentračního gradientu transportované molekuly..

Název kanálů je způsoben skutečností, že struktura, kterou tyto proteiny získávají, se podobá tunelu, kterým dochází k současnému průchodu mnoha molekul, které jsou vybrány na základě jejich poloměru molekul. Z tohoto důvodu lze tyto transportéry považovat za molekulární síto..

Mezi funkce spojené s těmito transportéry patří tvorba, údržba a narušení elektrochemických gradientů napříč buněčnými membránami..

Mnoho dalších kanálů však střídá otevřené a uzavřené stavy v reakci na příchod nebo odstranění určitých podnětů..

Uvedené podněty mohou být elektrické povahy v kanálech závislých na napětí, chemické v kanálech závislých na ligandu nebo fyzické v kanálech, které reagují na mechanické změny, jako je napětí nebo napětí..

Dopravníky

Transportní proteiny se také nazývají nosiče nebo permeáty. K provádění transportu na jednu nebo druhou stranu membrány používají elektrochemické gradienty.

Tento typ transportních proteinů může zprostředkovat dva typy transportu. Usnadněný pasivní transport molekuly v jednom směru a ve prospěch koncentračního gradientu nebo kotransportu dvou různých molekul.

Na druhé straně je kotransport ve stejném směru prováděn symportéry a v opačných směrech antikariéry..

Na druhou stranu, na rozdíl od kanálů, které umožňují současný průchod mnoha molekul, transportéry umožňují pouze omezený a specifický průchod určitého počtu molekul. Aby to zajistili, představují specifická vazebná místa.

V tomto případě, jakmile dojde k navázání molekuly na transportér, ten prochází konformační změnou, která vystavuje vazebné místo na druhou stranu membrány, čímž zvýhodňuje transport..

Tato závislost na strukturální změně nosných proteinů snižuje rychlost transportu molekul..

Druhy dopravníků

Na základě závislosti nebo neenergie k provedení transportu lze transportní proteiny rozdělit na: pasivní transportéry a aktivní transportéry.

- Pasivní pomocné dopravníky

Pasivní transportéry nevyžadují dodávku energie a provádějí transport molekul ze zóny s vysokou koncentrací do zóny s nízkou koncentrací..

- Aktivní usnadňující transportéry

Naproti tomu aktivní transportéry vyžadují přísun energie k pohybu látek proti jejich koncentračnímu gradientu. Tento mechanismus reaguje na aktivní transportní proces.

Primární dopravníky (čerpadla)

Čerpadla provádějí transport iontů a molekul do intracelulárního a extracelulárního média pomocí primárního aktivního transportního mechanismu.

To znamená, že využívají energii z hydrolýzy ATP k tomu, aby se „prudký pohyb iontů a molekul“ stal energeticky příznivým procesem..

Jednou z funkcí spojených s tímto typem transportéru je tvorba vnitřního kyselého média charakteristického pro lysozomy živočišných buněk, vakuoly rostlinných buněk a lumen žaludku..

Sekundární aktivní transportéry

Tyto transportéry využívají energii uvolněnou během kotransportu iontu ve prospěch jeho elektrochemického gradientu, aby mohly transportovat další molekulu proti jeho koncentračnímu gradientu. Jinými slovy, provádějí sekundární aktivní transport molekul..

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. vydání. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Pojmy membránový tok a membránová vezikulace jako mechanismy pro aktivní transport a čerpání iontů. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 doplňky): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model aktivního transportu proteinu lipidovou membránou. Ukr Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Překračování biologických překážek pro pokročilé dodávání léků. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Membránový transportní výzkum v době nespočetných struktur. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporterové testy jako užitečné nástroje in vitro při objevování a vývoji léků. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nedávný pokrok peptidů pronikajících buňkami jako nových nosičů pro dodávku intracelulárního nákladu. J Ovládací uvolnění. 2014; 174: 126-136.