МЕМБРАННИ ПРЕНОСИТЕЛИ ПРОТЕИНИ: ФУНКЦИИ И ВИДОВЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

На транспортери мембранни са интегрални мембранни протеини, специализирани в извършване на специфични транспортирането на йони и малки молекули разтворими двете страни на клетъчните мембрани.

Тъй като тези молекули не могат сами да преминат хидрофобното сърце на липидните двуслойни, тези протеини дават възможност на клетката да поддържа различно определени среди, да поглъща хранителни вещества, да отделя отпадъчните продукти на метаболизма и да регулира концентрациите на йони и молекули.

Мембранен транспортен протеин. От Ема Дитмар - Собствена работа, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Транспортните протеини са класифицирани в две големи групи: канали и транспортери. Транспортерите специално свързват молекулата за транспортиране и претърпяват конформационни промени, за да могат да ги мобилизират. От своя страна каналите не свързват молекули, а образуват тунел, от който се движат свободно, просто изключени от техния молекулен радиус.

В допълнение към тази класификация има и други, които отчитат количеството молекули, които ще бъдат транспортирани, посоката, в която се транспортират, зависимостта или не от енергията и източника на енергия, която използват.

Транспорт по клетъчната мембрана

Синтезът на мембрана беше последното еволюционно събитие, което породи клетки.

Абсолютно всички клетъчни мембрани представляват бариери, които се противопоставят на свободното преминаване на йони и молекули в и извън клетките. Те обаче трябва да позволят влизането на тези, които са жизненоважни за тяхната експлоатация, както и изхода на отпадъците.

Следователно, трафикът на молекули в двете посоки се извършва избирателно. С други думи, клетката решава кого да пусне или излезе от нея и по кое време.

За да постигне това, той използва съществуването на специализирани трансмембранни протеини, които функционират като канали или шлюзи, наречени мембранни преносители.

Около 20% от гените в клетъчен код за тези мембранни протеинови преносители. Това ни дава представа за значението, което транспортът има за функцията на клетките.

В този смисъл изследването на тези протеини е от голямо значение както при идентифицирането на химиотерапевтични цели, така и на възможните средства за транспорт на лекарства в целевите клетки.

Функции на мембранните транспортери

Клетъчните преносители са отговорни за пренасянето на разтворители от органичен и неорганичен характер през клетъчните мембрани.

Това прехвърляне се извършва конкретно само в случаите, когато клетката се нуждае от нея, за да:

- Поддържайте клетъчните електрохимични градиенти, от съществено значение за изпълнението на жизненоважни функции като производството на енергия, изисквана от клетката и реакцията на стимули в възбудимите мембрани.

- Вземете макро и микроелементи от средата, необходима за осигуряване на клетката с мономерите, които ще съставят скелетите на съставните й макромолекули (нуклеинови киселини, протеини, въглехидрати и липиди).

- реагира на стимули и следователно участва в процесите на клетъчна сигнализация.

Видове протеини на мембранни преносители

Мембранните транспортьори са класифицирани според вида транспорт, който извършват, в две широки категории: канали и транспортери.

Видове протеини на мембранни преносители. От LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], от Wikimedia Commons.

Канални протеини

Каналните протеини медиират пасивния транспорт на водни молекули, както и различни специфични видове йони. Този вид транспорт не изисква извършване на енергия и се случва спонтанно в полза на концентрационния градиент на молекулата, която ще бъде транспортирана.

Името на каналите се дължи на факта, че структурата, която тези протеини придобиват, прилича на тунел, през който се осъществява едновременното преминаване на множество молекули, които се избират въз основа на техния молекулен радиус. Именно поради тази причина тези транспортьори могат да се считат за молекулно сито.

Сред функциите, свързани с тези транспортери, са създаването, поддържането и нарушаването на електрохимичните градиенти в клетъчните мембрани.

Много други канали обаче се редуват между отворени и затворени състояния в отговор на пристигането или премахването на определени стимули.

Такива стимули могат да бъдат електрически по природа в канали, зависими от напрежението, химични в каналите, зависими от лиганда, или физични в канали, които реагират на механични промени, като стрес или напрежение.

конвейери

Транспортните протеини се наричат ​​също носители или пермеази. Те използват електрохимични градиенти за извършване на транспорт до едната или другата страна на мембраната.

Този вид преносители протеини могат да посредничат в два вида транспорт. Улеснения пасивен транспорт на молекула в една посока и надолу по градиент на концентрация или котранспорт на две различни молекули.

От своя страна котранспортът в една и съща посока се осъществява от симпортери, а в противоположни посоки - от антикариери.

От друга страна, за разлика от каналите, които позволяват едновременно преминаване на много молекули през тях, преносителите позволяват само ограниченото и специфично преминаване на определен брой молекули. За да се гарантира това, те имат конкретни сайтове за обвързване.

В този случай, след като молекулата се свърже с транспортера, последната претърпя конформационна промяна, която излага мястото на свързване от другата страна на мембраната, като по този начин благоприятства транспортирането.

Тази зависимост от структурната промяна в протеините-носители забавя скоростта на транспортиране на молекулите.

Видове транспортьори

Въз основа на зависимостта или не на енергията за извършване на транспорта, транспортиращите протеини могат да бъдат класифицирани в: пасивни превозвачи на фасилитатор и активни превозвачи.

- Пасивни улесняващи транспортьори

Пасивните улесняващи превозвачите не изискват енергоснабдяване и извършват транспортирането на молекули от зона с висока концентрация до зона с ниска концентрация.

- Активно улесняване на превозвачите

За разлика от това, активните преносители изискват влагане на енергия, за да придвижват веществата спрямо техния градиент на концентрация. Този механизъм реагира на активен транспорт.

Първични транспортьори (помпи)

Помпите осъществяват транспортирането на йони и молекули до вътреклетъчната и извънклетъчната среда, използвайки първичен активен транспортен механизъм.

Тоест, те използват енергията от хидролизата на АТФ, за да направят „движението нагоре на йони и молекули“ да се превърне в енергийно благоприятен процес.

Една от функциите, свързани с този вид транспортер, е генерирането на вътрешна кисела среда, характерна за лизозомите на животинските клетки, за вакуолите на растителните клетки и за стомашния лумен.

Вторични активни превозвачи

Тези транспортьори се възползват от енергията, отделена по време на котранспорта на йон в полза на неговия електрохимичен градиент, за да могат да транспортират друга молекула срещу нейния концентрационен градиент. С други думи, те извършват вторичния активен транспорт на молекули.

Препратки

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4-то издание. Ню Йорк: Garland Science.
2. Бенет HS. Концепциите за мембранния поток и мембранната везикулация като механизми за активен транспорт и йонно изпомпване. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Модел на активен транспорт на протеин през липидната мембрана. 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. Преминаване на биологични бариери за усъвършенстване на доставката на лекарства Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Мембранни транспортерни изследвания във времена на безброй структури. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporter анализи като полезни ин витро инструменти при откриване и развитие на лекарства. Експертно мнение за наркотици Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Скорошен напредък на проникващите в клетки пептиди като нови носители за вътреклетъчна доставка на товари. J Control Release. 2014; 174: 126-136.