MEMBRĀNU TRANSPORTĒTĀJA PROTEĪNI: FUNKCIJAS UN VEIDI - BIOLOĢIJA - 2025

The membrānas transportieru ir neatņemama membrānu proteīniem specializējušies veicot īpašo transportēšanu joniem un mazo molekulu šķīstošs abas šūnu membrānu.

Tā kā šīs molekulas pašas par sevi nevar šķērsot lipīdu divslāņu hidrofobās sirds, šie proteīni ļauj šūnai: uzturēt atšķirīgi noteiktu vidi, uzņemt barības vielas, izdalīt vielmaiņas atkritumus un regulēt jonu un molekulu koncentrāciju.

Membrānas transportētāja proteīns. Autore Emma Dittmar - Savs darbs, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Pārnešanas proteīni ir iedalīti divās lielās grupās: kanālos un pārvadātājos. Pārvadātāji īpaši saista pārvadājamo molekulu un izdara konformācijas izmaiņas, lai varētu tās mobilizēt. Kanāli savukārt nesaista molekulas, bet drīzāk veido tuneli, no kura tie brīvi pārvietojas, vienkārši tiek izslēgti pēc to molekulārā rādiusa.

Papildus šai klasifikācijai ir arī citi, kas ņem vērā pārvadājamo molekulu daudzumu, pārvietošanas virzienu, atkarību no enerģijas vai tās neesamību un izmantoto enerģijas avotu.

Pārvads pa šūnas membrānu

Membrānas sintēze bija pēdējais evolūcijas notikums, kas radīja šūnas.

Absolūti visas šūnu membrānas rada šķēršļus, kas kavē jonu un molekulu brīvu pāreju uz šūnām un no tām. Tomēr tiem jāļauj ienākt tiem, kas ir nepieciešami to darbībai, kā arī atkritumu izvešanai.

Tāpēc molekulu tirdzniecība abos virzienos tiek veikta selektīvi. Citiem vārdiem sakot, šūna izlemj, kuru un kurā laikā atļaut tajā ielaist vai izlaist.

Lai to panāktu, tas izmanto specializētu transmembranālo olbaltumvielu esamību, kas darbojas kā kanāli vai vārti, ko sauc par membrānas transportētājiem.

Apmēram 20% gēnu šūnu kodā šiem membrānas transportētāja proteīniem. Tas dod mums priekšstatu par transporta nozīmi šūnu funkcijās.

Šajā ziņā šo olbaltumvielu izpētei ir liela nozīme gan ķīmijterapijas mērķu identificēšanā, gan arī iespējamo zāļu pārvadāšanas līdzekļu mērķa šūnās noteikšanā.

Membrānu transportētāju funkcijas

Šūnu transportētāji ir atbildīgi par organiska un neorganiska rakstura šķidro vielu pārvietošanu caur šūnu membrānām.

Šī pārsūtīšana tiek īpaši veikta tikai tajos gadījumos, kad šūnai tā nepieciešama, lai:

- uzturēt šūnu elektroķīmiskos gradientus, kas ir nepieciešami tādu dzīvībai svarīgo funkciju veikšanai kā enerģijas iegūšana no šūnas un reakcija uz stimuliem uzbudināmās membrānās.

- Paņemiet makro un mikroelementus no barotnes, kas nepieciešama, lai šūna tiktu nodrošināta ar monomēriem, kas veidos tā sastāvā esošo makromolekulu skeletu (nukleīnskābes, olbaltumvielas, ogļhidrātus un lipīdus).

- reaģē uz stimuliem un tāpēc piedalās šūnu signalizācijas procesos.

Membrānu transportētāja olbaltumvielu veidi

Pārvadātāji ar membrānu tiek klasificēti divās plašās kategorijās: kanāli un pārvadātāji.

Membrānu transportētāja olbaltumvielu veidi. Autors: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], no Wikimedia Commons.

Kanālu olbaltumvielas

Kanālu olbaltumvielas mediē ūdens molekulu, kā arī dažādu specifisku jonu pasīvo transportu. Šim transporta veidam nav nepieciešama enerģijas pievadīšana, un tas notiek spontāni par labu pārvadājamās molekulas koncentrācijas gradientam.

Kanālu nosaukums ir saistīts ar faktu, ka šo olbaltumvielu iegūtā struktūra atgādina tuneli, caur kuru vienlaikus notiek daudzu molekulu pāreja, kuras tiek izvēlētas, pamatojoties uz to molekulāro rādiusu. Tieši šī iemesla dēļ šos pārvadātājus var uzskatīt par molekulāro sietu.

Starp funkcijām, kas saistītas ar šiem pārvadātājiem, ir elektroķīmisko gradientu izveidošana, uzturēšana un pārtraukšana pāri šūnu membrānām.

Tomēr daudzi citi kanāli mijas starp atvērtiem un slēgtiem stāvokļiem, reaģējot uz noteiktu stimulu ienākšanu vai noņemšanu.

Šādi stimuli var būt elektriski kanālos, kas atkarīgi no sprieguma, ķīmiski kanālos, kas atkarīgi no ligandiem, vai fiziski, kanālos, kas reaģē uz mehāniskām izmaiņām, piemēram, stresu vai spriedzi.

Konveijeri

Transportētājproteīnus sauc arī par nesējiem vai permeāzēm. Viņi izmanto elektroķīmiskos gradientus, lai veiktu transportēšanu uz vienu vai otru membrānas pusi.

Šis transportiera proteīnu tips var būt starpnieks divu veidu transportēšanā. Atvieglota molekulu pasīva transportēšana vienā virzienā un lejup pa koncentrācijas gradientu vai divu dažādu molekulu koptransportu.

Savukārt kopēju transportu tajā pašā virzienā veic simetrportētāji, bet pretējos virzienos - pretpārvadātāji.

No otras puses, atšķirībā no kanāliem, kas ļauj vienlaicīgi daudzām molekulām iziet cauri tiem, transportētāji atļauj tikai ierobežotu un specifisku noteikta skaita molekulu caurbraukšanu. Lai to nodrošinātu, viņiem ir īpašas saistošas ​​vietas.

Šajā gadījumā, kad molekula ir piesaistīta transporterim, pēdējā notiek konformācijas izmaiņas, kas pakļauj saistīšanas vietu membrānas otrajai pusei, tādējādi dodot priekšroku transportēšanai.

Šī atkarība no nesējproteīnu strukturālajām izmaiņām palēnina molekulu transportēšanas ātrumu.

Konveijeru veidi

Balstoties uz enerģijas atkarību no transporta veikšanas vai ne, transportiera olbaltumvielas var iedalīt šādās grupās: pasīvie transporta palīglīdzekļi un aktīvi transportētāji.

- pasīvi atvieglojošie konveijeri

Pasīviem atvieglojošiem pārvadātājiem nav nepieciešama enerģijas padeve, un tie veic molekulu transportēšanu no augstas koncentrācijas zonas uz zemas koncentrācijas zonu.

- Aktīvi pārvadātāju atvieglojumi

Turpretī aktīvajiem pārvadātājiem ir nepieciešama enerģijas ievade, lai vielas pārvietotos pret to koncentrācijas gradientu. Šis mehānisms reaģē uz aktīvu transporta procesu.

Primārie konveijeri (sūkņi)

Sūkņi veic jonu un molekulu transportēšanu uz starpšūnu un ārpusšūnu vidēm, izmantojot primāro aktīvo transporta mehānismu.

Tas ir, viņi izmanto ATP hidrolīzes enerģiju, lai “jonu un molekulu kustība kalnā” kļūtu par enerģētiski labvēlīgu procesu.

Viena no funkcijām, kas saistīta ar šāda veida pārvadātājiem, ir iekšējās skābās vides radīšana, kas raksturīga dzīvnieku šūnu lizosomām, augu šūnu vakuoliem un kuņģa lūmenam.

Aktīvie sekundārie pārvadātāji

Šie pārvadātāji izmanto enerģijas daudzumu, kas izdalās jonu kotransporta laikā, par labu tā elektroķīmiskajam gradientam, lai varētu pārvadāt citu molekulu pret tā koncentrācijas gradientu. Citiem vārdiem sakot, viņi veic molekulu sekundāro aktīvo transportu.

Atsauces

1. Alberts B, Džonsons A, Lūiss J, Rafs M, Roberts K, Valters P. 2002. Šūnas molekulārā bioloģija, 4. izdevums. Ņujorka: Garland Science.
2. Bennetts HS. Membrānas plūsmas un membrānas vezikulācijas jēdzieni kā aktīva transporta un jonu sūknēšanas mehānismi. J BiophysBiochemCytol. 1956. gads; 25: 2 (4 piederumi): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Olbaltumvielu aktīvās transporta modelis caur lipīdu membrānu. Ukr Biokhim Zh. 1965. gads; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Bioloģisko barjeru šķērsošana progresīvai zāļu piegādei. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Sējējs MA. Membrānu transportētāja izpēte neskaitāmu konstrukciju laikos. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018. gads; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Pārvadātāju testi kā noderīgi in vitro rīki zāļu atklāšanā un izstrādē. Ekspertu atzinums narkotiku diskovs. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nesenā attīstība šūnās iekļūstošos peptīdos kā jauniem nesējiem intracelulāras kravas piegādē. J vadības atbrīvošana. 2014. gads; 174: 126-136.