MEMBRANTRANSPORTPROTEINER: FUNKTIONER OG TYPER - BIOLOGI - 2025

De membrantransportører er integrerede membranproteiner specialiseret i at udføre den specifikke transport af ioner og små molekyler opløselige begge sider af cellemembraner.

Da disse molekyler ikke på egen hånd kan krydse det hydrofobe hjerte hos lipid-dobbeltlag, gør disse proteiner det muligt for cellen: at opretholde differentieret definerede miljøer, indtage næringsstoffer, udskille affaldsprodukter fra stofskifte og regulere koncentrationer af ioner og molekyler.

Membrantransportprotein. Af Emma Dittmar - Eget arbejde, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transporterproteiner er blevet klassificeret i to store grupper: kanaler og transportører. Transportører binder specifikt molekylet, der skal transporteres, og gennemgår konformationelle ændringer for at være i stand til at mobilisere dem. Til gengæld binder kanalerne ikke molekyler, men danner snarere en tunnel, hvorfra de bevæger sig frit, blot udelukket af deres molekylradius.

Ud over denne klassificering er der andre, der tager højde for mængden af ​​molekyler, der skal transporteres, retningen, i hvilken de transporteres, afhængigheden eller ej af energi og energikilden, de bruger.

Transport over cellemembranen

Syntesen af ​​en membran var den endelige evolutionære begivenhed, der gav anledning til celler.

Absolut alle cellemembraner udgør barrierer, der er imod den frie passage af ioner og molekyler ind og ud af celler. De skal dog tillade indrejse af dem, der er afgørende for deres drift, såvel som udgang til affald.

Derfor udføres handel med molekyler i begge retninger selektivt. Med andre ord bestemmer cellen, hvem der skal slippe ind eller ud af det, og på hvilket tidspunkt.

For at opnå dette bruger den eksistensen af ​​specialiserede transmembranproteiner, der fungerer som kanaler eller gateways, kaldet membrantransportører.

Cirka 20% af generne i en cellekode for disse membrantransportproteiner. Dette giver os en idé om den relevans, transport har for cellefunktion.

I denne forstand er undersøgelsen af ​​disse proteiner af stor betydning både i identificeringen af ​​kemoterapeutiske mål såvel som mulige transportmidler for lægemidler til målceller.

Funktioner af membrantransportører

Cellulære transportører er ansvarlige for overførsel af opløsninger af organisk og uorganisk art gennem cellemembraner.

Denne overførsel udføres specifikt kun på de tidspunkter, hvor cellen har brug for den for at:

- Bevar celleelektrokemiske gradienter, der er vigtige for udførelsen af ​​vitale funktioner, såsom produktionen af ​​energi, som kræves af cellen, og responsen på stimuli i exciterbare membraner.

- Tag makro- og mikronæringsstoffer fra det medium, der er nødvendigt for at give cellen de monomerer, der udgør skeletterne til dens bestanddele af makromolekyler (nukleinsyrer, proteiner, kulhydrater og lipider).

- Svar på stimuli og deltag derfor i cellulære signalprocesser.

Typer af membrantransportørproteiner

Membrantransportører er klassificeret efter den type transport, de udfører, i to brede kategorier: kanaler og transportører.

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

Kanalproteiner

Kanalproteiner formidler den passive transport af vandmolekyler såvel som forskellige specifikke ioner. Denne type transport kræver ikke energi, der udføres, og den forekommer spontant til fordel for koncentrationsgradienten af ​​molekylet, der skal transporteres.

Navnet på kanaler skyldes det faktum, at strukturen, som disse proteiner erhverver, ligner en tunnel, gennem hvilken den samtidige passage af adskillige molekyler forekommer, som er valgt ud fra deres molekylære radius. Det er af denne grund, at disse transportører kan betragtes som en molekylsigt.

Blandt de funktioner, der er forbundet med disse transportører, er oprettelse, vedligeholdelse og afbrydelse af elektrokemiske gradienter over cellemembraner.

Imidlertid skifter mange andre kanaler mellem åbne og lukkede tilstande som svar på ankomst eller fjernelse af visse stimuli.

Sådanne stimuli kan være elektrisk i naturen i spændingsafhængige kanaler, kemisk i ligandafhængige kanaler eller fysisk i kanaler, der reagerer på mekaniske ændringer såsom stress eller belastning.

Transportører

Transporterproteiner kaldes også bærere eller permeaser. De bruger elektrokemiske gradienter til at udføre transport til den ene eller den anden side af membranen.

Denne type transporterproteiner kan formidle to typer transport. Den lette passive transport af et molekyle i en enkelt retning og ned ad en koncentrationsgradient eller cotransport af to forskellige molekyler.

Til gengæld udføres cotransporten i samme retning af symportører og i modsatte retninger af anticarrier.

På den anden side tillader transportører i modsætning til kanaler, der tillader samtidig passage af mange molekyler gennem dem, kun den begrænsede og specifikke passage af et vist antal molekyler. For at sikre dette har de specifikke bindingssteder.

I dette tilfælde, når molekylet er bundet til transportøren, gennemgår sidstnævnte en konformationel ændring, der udsætter bindingsstedet for den anden side af membranen og således favoriserer transport.

Denne afhængighed af en strukturel ændring i bærerproteiner bremser hastigheden, med hvilken molekyler transporteres.

Typer af transportbånd

Baseret på afhængighed eller ikke af energi til at udføre transporten, kan transporterproteinerne klassificeres i: passive facilitatortransportører og aktive transportører.

- Passive letter transportører

Passive letter transportører kræver ikke energiforsyning og udfører transport af molekyler fra en zone med høj koncentration til en med lav koncentration.

- Aktiv, letter transportører

I modsætning hertil kræver aktive transportører tilførsel af energi for at flytte stoffer mod deres koncentrationsgradient. Denne mekanisme reagerer på en aktiv transportproces.

Primære transportører (pumper)

Pumpene udfører transport af ioner og molekyler til det intracellulære og ekstracellulære medie under anvendelse af en primær aktiv transportmekanisme.

Det vil sige, at de bruger energien fra ATP-hydrolyse for at gøre “op ad bevægelse af ioner og molekyler” til en energisk fordelagtig proces.

En af funktionerne, der er forbundet med denne type transporter, er frembringelsen af ​​det interne sure medium, der er karakteristisk for lysosomerne i dyerceller, i vakuolerne af planteceller og i mavehulen.

Sekundære aktive transportører

Disse transportører drager fordel af den energi, der frigøres under cotransporten af ​​en ion til fordel for dets elektrokemiske gradient for at kunne transportere et andet molekyle mod dets koncentrationsgradient. Med andre ord udfører de sekundær aktiv transport af molekyler.

Referencer

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. udgave. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Begreberne membranstrøm og membranvesikulering som mekanismer til aktiv transport og ionpumping. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model af aktiv transport af protein gennem 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. Krydsning af biologiske barrierer til avanceret lægemiddelafgivelse. 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. Transporterassays som nyttige in vitro-værktøjer til opdagelse og udvikling af medikamenter. Ekspert Opin Drug Discov. 2016 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Seneste fremskridt med celleindtrængende peptider som nye bærere til levering af intracellulær last. J Kontrolfrigivelse. 2014, 174: 126-136.