MEMBRANTRANSPORTØRPROTEINER: FUNKSJONER OG TYPER - BIOLOGI - 2026

De membran transportører er integrerte membranproteiner som spesialiserer seg på å utføre den spesifikke transport av ioner og små molekyler som er oppløselige begge sider av cellemembraner.

Siden disse molekylene ikke på egen hånd kan krysse det hydrofobe hjertet til lipid-dobbeltlag, gjør disse proteiner cellene i stand til å: opprettholde differensielt definerte miljøer, innta næringsstoffer, skille ut avfallsstoffer fra metabolisme og regulere konsentrasjoner av ioner og molekyler.

Membrantransportørprotein. Av Emma Dittmar - Eget arbeid, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transporterproteiner er blitt klassifisert i to store grupper: kanaler og transportører. Transportører binder spesifikt molekylet som skal transporteres og gjennomgår konformasjonsendringer for å kunne mobilisere dem. I sin tur binder kanalene ikke molekyler, men danner snarere en tunnel som de beveger seg fritt fra, ganske enkelt utelukket av sin molekylære radius.

I tillegg til denne klassifiseringen er det andre som tar hensyn til mengden molekyler som skal transporteres, retningen de transporteres i, avhengighet eller ikke av energi og energikilden som brukes.

Transport over cellemembranen

Syntesen av en membran var den endelige evolusjonshendelsen som ga opphav til celler.

Absolutt alle cellemembraner utgjør barrierer som motsetter seg fri passasje av ioner og molekyler inn og ut av celler. Imidlertid må de tillate inntreden av de som er viktige for deres drift, samt utslipp av avfall.

Derfor utføres handel med molekyler i begge retninger selektivt. Cellen bestemmer med andre ord hvem som skal slippe inn eller ut av den og på hvilket tidspunkt.

For å oppnå dette bruker den eksistensen av spesialiserte transmembranproteiner som fungerer som kanaler eller gateways, kalt membrantransportører.

Cirka 20% av genene i en cellekode for disse membrantransportørproteinene. Dette gir oss en idé om relevansen som transport har for cellefunksjon.

I denne forstand er studiet av disse proteiner av stor betydning både for identifisering av kjemoterapeutiske mål, så vel som mulige transportmidler for medikamenter til målceller.

Funksjoner av membrantransportører

Cellulære transportører er ansvarlige for å overføre løststoffer av organisk og uorganisk art gjennom cellemembraner.

Denne overføringen utføres spesifikt bare på de tidspunktene cellen trenger den for å:

- Opprettholde cellulære elektrokjemiske gradienter, avgjørende for utførelsen av viktige funksjoner som produksjon av energi som kreves av cellen og responsen på stimuli i spennende membraner.

- Ta makro- og mikronæringsstoffer fra mediet som er nødvendig for å gi cellen monomerer som vil utgjøre skjelettene til dens bestående makromolekyler (nukleinsyrer, proteiner, karbohydrater og lipider).

- Svar på stimuli og delta derfor i cellulære signalprosesser.

Typer membrantransportørproteiner

Membrantransportører er klassifisert i henhold til typen transport de utfører i to brede kategorier: kanaler og transportører.

Typer membrantransportørproteiner. Av LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], fra Wikimedia Commons.

Kanalproteiner

Kanalproteiner formidler passiv transport av vannmolekyler, samt forskjellige spesifikke typer ioner. Denne typen transport krever ikke energi for å bli utført, og den skjer spontant til fordel for konsentrasjonsgradienten til molekylet som skal transporteres.

Navnet på kanaler skyldes det faktum at strukturen som disse proteinene tilegner seg, ligner en tunnel, gjennom hvilken den samtidige passasjen av flere molekyler forekommer, som velges ut fra deres molekylære radius. Det er av denne grunn at disse transportørene kan betraktes som en molekylsikt.

Blant funksjonene assosiert med disse transportørene er opprettelse, vedlikehold og forstyrrelse av elektrokjemiske gradienter over cellemembraner.

Imidlertid veksler mange andre kanaler mellom åpne og lukkede tilstander som svar på ankomst eller fjerning av visse stimuli.

Slike stimuli kan ha elektrisk karakter i spenningsavhengige kanaler, kjemisk i ligandavhengige kanaler, eller fysisk i kanaler som reagerer på mekaniske endringer som belastning eller belastning.

transportører

Transporterproteiner kalles også bærere eller permeaser. De bruker elektrokjemiske gradienter for å utføre transport til den ene eller den andre siden av membranen.

Denne typen transporterproteiner kan formidle to typer transport. Den tilrettelagte passive transporten av et molekyl i en enkelt retning og nedover en konsentrasjonsgradient eller samtransport av to forskjellige molekyler.

I sin tur blir samtransporten i samme retning utført av symportører og i motsatte retninger av anticarrier.

I motsetning til kanaler, som tillater samtidig passering av mange molekyler gjennom dem, tillater transportører derimot bare den begrensede og spesifikke passasjen til et visst antall molekyler. For å sikre dette har de spesifikke bindingssteder.

I dette tilfellet, når molekylet er bundet til transportøren, gjennomgår sistnevnte en konformasjonsendring som utsetter bindingsstedet til den andre siden av membranen, og dermed favoriserer transport.

Denne avhengigheten av en strukturell endring i bærerproteiner bremser hastigheten som molekyler transporteres.

Typer transportører

Basert på avhengighet eller ikke av energi for å utføre transporten, kan transportørproteiner klassifiseres til: passive tilretteleggertransportører og aktive transportører.

- Passive tilretteleggende transportører

Passive tilretteleggende transportører krever ikke energiforsyning og utfører transport av molekyler fra en sone med høy konsentrasjon til en med lav konsentrasjon.

- Aktiv tilrettelegging for transportører

I kontrast krever aktive transportører tilførsel av energi for å flytte stoffer mot konsentrasjonsgradienten. Denne mekanismen svarer til en aktiv transportprosess.

Primære transportører (pumper)

Pumpene utfører transport av ioner og molekyler til det intracellulære og ekstracellulære mediet ved bruk av en primær aktiv transportmekanisme.

Det vil si at de bruker energien fra ATP-hydrolyse for å gjøre at "oppovergående bevegelse av ioner og molekyler" blir en energisk gunstig prosess.

En av funksjonene assosiert med denne typen transportører er generering av det indre sure mediet som er karakteristisk for lysosomene til dyreceller, av vakuolene i planteceller og i magen.

Sekundære aktive transportører

Disse transportørene drar fordel av energien som frigjøres under transport av et ion til fordel for dets elektrokjemiske gradient for å kunne transportere et annet molekyl mot konsentrasjonsgradienten. Med andre ord gjennomfører de sekundær aktiv transport av molekyler.

referanser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. utgave. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Begrepene membranstrømning og membranvesikulering som mekanismer for aktiv transport og ionepumping. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Modell av aktiv transport av protein gjennom lipidmembranen. 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. Krysser biologiske barrierer for avansert medisinelevering. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Membrantransportforskning i tider med utallige strukturer. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporteranalyser som nyttige in vitro-verktøy i funn og utvikling av medikamenter. Ekspert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nylig fremgang med celleinntrengende peptider som nye bærere for levering av intracellulær last. J Kontrollutgivelse. 2014; 174: 126-136.