MEMBRANINIŲ TRANSPORTERIŲ BALTYMAI: FUNKCIJOS IR RŪŠYS - BIOLOGIJA - 2025

Kad membranos transporterių yra neatskiriama membrana baltymai specializuojasi atlikti su konkrečia atliekama transporto jonų ir mažų molekulių tirpus abi puses ląstelių membranų.

Kadangi šios molekulės pačios negali praeiti pro hidrofobinę lipidų dvisluoksnių sluoksnių dalį, šie baltymai įgalina ląstelę: palaikyti skirtingai apibrėžtą aplinką, nuryti maistines medžiagas, išskirti medžiagų apykaitos atliekas ir reguliuoti jonų ir molekulių koncentracijas.

Membraną pernešantis baltymas. Autorius Emma Dittmar - Nuosavas darbas, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transporterių baltymai buvo suskirstyti į dvi dideles grupes: kanalus ir nešiklius. Transporteriai specialiai suriša gabenamą molekulę ir, norėdami jas mobilizuoti, patiria konformacinius pokyčius. Kanalai savo ruožtu nesieja molekulių, o sudaro tunelį, iš kurio jie laisvai juda, tiesiog atstumdami savo molekuliniu spinduliu.

Be šios klasifikacijos, yra ir kitų, kurie atsižvelgia į gabenamų molekulių kiekį, jų transportavimo kryptį, priklausomybę nuo energijos ar ne nuo jos bei naudojamo energijos šaltinio.

Transportavimas per ląstelės membraną

Membranos sintezė buvo paskutinis evoliucijos įvykis, dėl kurio atsirado ląstelės.

Absoliučiai visos ląstelių membranos sudaro kliūtis, trukdančias laisvam jonų ir molekulių praleidimui į ląsteles ir iš jų. Tačiau jie turi leisti patekti tiems, kurie yra gyvybiškai svarbūs jų veikimui, taip pat išvežti atliekas.

Todėl molekulių judėjimas abiem kryptimis vykdomas pasirinktinai. Tai yra, ląstelė nusprendžia, kurį laiką leisti ir į kurią ištraukti.

Šiam tikslui pasiekti naudojami specializuoti transmembraniniai baltymai, kurie veikia kaip kanalai arba vartai, vadinami membranų pernešėjais.

Apie 20% genų ląstelių kode yra šie membraną pernešantys baltymai. Tai suteikia mums supratimą apie transporto svarbą ląstelių funkcijai.

Šia prasme šių baltymų tyrimas turi didelę reikšmę nustatant chemoterapinius taikinius ir galimas vaistų pernešimo į tikslines ląsteles priemones.

Membranų pernešėjų funkcijos

Ląsteliniai pernešėjai yra atsakingi už organinių ir neorganinių medžiagų tirpalų pernešimą per ląstelių membranas.

Šis perdavimas atliekamas konkrečiai tik tais atvejais, kai ląstelei to reikia, kad:

- palaikyti ląstelių elektrocheminius gradientus, būtinus gyvybinėms funkcijoms atlikti, pavyzdžiui, gaminant ląstelės reikalaujamą energiją ir reaguojant į dirgiklius stimuliuojančiose membranose.

- Paimkite iš terpės makro ir mikroelementus, reikalingus ląstelei aprūpinti monomerais, kurie sudarys iš jo sudedamųjų makromolekulių (nukleorūgščių, baltymų, angliavandenių ir lipidų) griaučius.

- reaguoti į dirgiklius, todėl dalyvauti ląstelių signalizacijos procesuose.

Membraninių transporterių baltymų tipai

Membraniniai transporteriai buvo suskirstyti į dvi dideles kategorijas: kanalų ir transporterių.

Membraninių transporterių baltymų tipai. Autorius: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], iš „Wikimedia Commons“.

Kanalo baltymai

Kanalo baltymai tarpina pasyvų vandens molekulių, taip pat įvairių specifinių jonų, transportavimą. Šiam transportavimui nereikia energijos, jis vyksta savaime, jei reikia transportuojamos molekulės koncentracijos gradiento.

Kanalai vadinami tuo, kad šių baltymų įgyta struktūra primena tunelį, per kurį vienu metu praeina daugybė molekulių, kurios pasirenkamos atsižvelgiant į jų molekulinį spindulį. Būtent dėl ​​šios priežasties šiuos pernešėjus galima laikyti molekuliniu sietu.

Tarp funkcijų, susijusių su šiais pernešėjais, yra elektrocheminių gradientų sukūrimas, palaikymas ir sutrikdymas ląstelių membranose.

Tačiau, reaguojant į tam tikrų dirgiklių atėjimą ar pašalinimą, daugelis kitų kanalų keičiasi tarp atvirų ir uždarų būsenų.

Tokie dirgikliai gali būti elektrinio pobūdžio nuo įtampos priklausomuose kanaluose, cheminiai - nuo ligandų priklausomuose kanaluose arba fiziniai - kanaluose, kurie reaguoja į mechaninius pokyčius, tokius kaip stresas ar deformacija.

Konvejeriai

Transporterio baltymai taip pat vadinami nešėjais arba permeazėmis. Jie naudoja elektrocheminius gradientus transportavimui į vieną ar kitą membranos pusę.

Šio tipo baltymai-transporteriai gali tarpininkauti dviejų rūšių transportui. Palengvintas pasyvus molekulės transportavimas viena kryptimi ir link koncentracijos gradiento arba dviejų skirtingų molekulių bendro transportavimo.

Savo ruožtu, bendrą transportą ta pačia kryptimi vykdo transporto priemonių vežėjai, o priešingomis kryptimis - antikiniai.

Kita vertus, skirtingai nuo kanalų, leidžiančių vienu metu praeiti daugybei molekulių, transporteriai leidžia ribotai ir specifiškai praeiti tam tikrą skaičių molekulių. Norėdami tai užtikrinti, jie turi specialias rišamąsias vietas.

Tokiu atveju, kai molekulė yra sujungta su transporteriu, pastarasis patiria konformacinį pokytį, kuris rišo vietą iškloja į kitą membranos pusę, tokiu būdu suteikdamas pirmenybę transportui.

Ši priklausomybė nuo nešančiųjų baltymų struktūrinio pokyčio sulėtina molekulių transportavimo greitį.

Konvejerių tipai

Atsižvelgiant į tai, ar energija yra priklausoma nuo transportavimo, ar ne, baltymus-transporterius galima suskirstyti į: pasyvius pagalbinius transporterius ir aktyvius.

- Pasyvūs palengvinantys konvejeriai

Pasyviam palengvinančiam pernešėjui nereikia energijos tiekimo ir jie turi transportuoti molekules iš didelės koncentracijos zonos į vieną, kurioje yra maža koncentracija.

- Aktyvūs transportininkai

Priešingai, aktyviems pernešėjams reikalinga energija, norint perkelti medžiagas pagal jų koncentracijos gradientą. Šis mechanizmas reaguoja į aktyvų transportavimo procesą.

Pirminiai konvejeriai (siurbliai)

Siurbliai, naudodami pirminį aktyvaus pernešimo mechanizmą, perneša jonus ir molekules į viduląstelinę ir tarpląstelinę terpę.

Tai yra, jie naudoja ATP hidrolizės energiją, kad „jonų ir molekulių judėjimas į kalną“ taptų energetiškai palankiu procesu.

Viena iš funkcijų, susijusių su šio tipo pernešėjais, yra vidinės rūgštinės terpės, būdingos gyvūninių ląstelių lizosomoms, augalų ląstelių vakuolėms ir skrandžio liumenams, sukūrimas.

Antriniai aktyvūs pervežėjai

Šie pernešėjai pasinaudoja energija, išsiskiriančia perduodant joną per jo elektrocheminį gradientą, kad galėtų pernešti kitą molekulę prieš jos koncentracijos gradientą. Kitaip tariant, jie vykdo antrinį aktyvų molekulių transportavimą.

Nuorodos

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molekulinė ląstelės biologija, 4 leidimas. Niujorkas: girliandų mokslas.
2. „Bennetts HS“. Membranos srauto ir membranos vezikuliacijos kaip aktyvaus transporto ir jonų siurbimo mechanizmai. J BiophysBiochemCytol. 1956 m .; 25: 2 (4 reikmenys): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Aktyvaus baltymo pernešimo per lipidų membraną modelis. „Ukr Biokhim Zh“. 1965 m .; 37 (5): 761-768.
4. „Schneider M“, „Windbergs M“, „Daum N“, „Loretz B“, „Collnot EM“, „Hansen S“, „Schaefer UF“, „Lehr CM“. Biologinių kliūčių, reikalingų sudėtingesniam vaistų tiekimui, įveikimas. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Membranų pernešėjų tyrimai daugybės konstrukcijų laikais. „Biochim Biophys Acta Biomembr“. 2018; 1860 (4): 804–808.
6. „Volpe DA“. Transporterio tyrimai kaip naudingos in vitro priemonės nustatant ir kuriant vaistus. Ekspertų nuomonė narkotikų discovas. 2016; 11 (1): 91–103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Naujausia ląstelių prasiskverbimo peptidų, kaip naujų nešiklių krovinių gabenimo į ląstelę, pažanga. J Kontrolinis leidimas. 2014; 174: 126–136.