PROTEINI MEMBRANSKIH TRANSPORTERA: FUNKCIJE I VRSTE - BIOLOGIJA - 2026

Su membrane prijenosnici su integralni membranski proteini specijalizirane provođenje specifičnog transport iona i malih molekula topljivi obje strane stanične membrane.

Budući da te molekule ne mogu samostalno prijeći hidrofobno srce lipidnih slojeva, ti proteini omogućuju stanici da: održava različito definirana okruženja, guta hranjive tvari, izlučuje otpadne produkte metabolizma i regulira koncentracije iona i molekula.

Membranski membranski protein. Autor Emma Dittmar - Vlastiti rad, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transportni proteini razvrstani su u dvije velike skupine: kanali i transporteri. Transporteri specifično vežu molekule za prijevoz i podvrgavaju se konformacijskim promjenama kako bi ih mogli mobilizirati. Zauzvrat, kanali ne vežu molekule, već stvaraju tunel iz kojeg se slobodno kreću, jednostavno isključeni njihovim molekularnim polumjerom.

Pored ove klasifikacije, postoje i druge koje uzimaju u obzir količinu molekula koje se prevoze, smjer u kojem se prevoze, ovisnost ili ne o energiji i izvoru energije koju koriste.

Transport preko stanične membrane

Sinteza membrane je bila posljednji evolucijski događaj koji je doveo do stvaranja stanica.

Apsolutno sve stanične membrane čine barijere koje se suprotstavljaju slobodnom prolasku iona i molekula u stanice i izvan njih. Međutim, moraju omogućiti ulazak onih koji su vitalni za njihov rad, kao i izlaz otpada.

Stoga se trgovina molekulima u oba smjera vrši selektivno. Drugim riječima, stanica odlučuje koga će pustiti ili izbaciti iz nje i u koje vrijeme.

Da bi se to postiglo, koristi se postojanju specijaliziranih transmembranskih proteina koji djeluju kao kanali ili vrata, nazvanih membranski transporteri.

Oko 20% gena u staničnoj šifri za ove membranske proteinske transportere. To nam daje predstavu važnosti koju prijevoz ima za staničnu funkciju.

U tom je smislu proučavanje ovih proteina od velikog značaja kako u identifikaciji kemoterapijskih ciljeva, tako i zbog mogućih prijevoznih sredstava lijekova u ciljne stanice.

Funkcije membranskih transportera

Stanični transporteri odgovorni su za prijenos otopljenih tvari organske i anorganske prirode kroz stanične membrane.

Ovaj se prijenos vrši posebno u vrijeme kada ćelija treba:

- Održavajte elektrokemijske gradijente stanica, neophodne za obavljanje vitalnih funkcija, kao što su proizvodnja energije koja stanica zahtijeva i odgovor na podražaje u ekscitabilnim membranama.

- Uzmite makro i mikronutrijente iz medija potrebnog da stanicu opskrbite monomerima koji će činiti kosture njenih sastavnih makromolekula (nukleinskih kiselina, proteina, ugljikohidrata i lipida).

- Odgovaraju na podražaje i stoga sudjeluju u staničnim signalnim procesima.

Vrste proteina membranskih transportera

Membranski transporteri klasificirani su prema vrsti transporta koji obavljaju u dvije široke kategorije: kanal i prijevoz.

Vrste proteina membranskih transportera. Autor: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], iz Wikimedia Commons.

Kanalni proteini

Kanalni proteini posreduju u pasivnom transportu molekula vode, kao i u raznim specifičnim vrstama iona. Ova vrsta transporta ne zahtijeva energiju i događa se spontano u korist gradijenta koncentracije molekule koju treba transportirati.

Naziv kanala nastaje zbog činjenice da struktura koju ti proteini stječu nalikuje tunelu kroz koji se događa istodobni prolazak brojnih molekula, a koje se biraju na temelju njihovog molekularnog polumjera. Iz tog razloga se ovi transporteri mogu smatrati molekularnim sitom.

Među funkcijama povezanim s tim transporterima su stvaranje, održavanje i ometanje elektrokemijskih gradijenata kroz stanične membrane.

Međutim, mnogi se drugi kanali izmjenjuju između otvorenih i zatvorenih stanja kao odgovor na dolazak ili uklanjanje određenih podražaja.

Takvi podražaji mogu biti električni u kanalima ovisnim o naponu, kemijski u kanalima koji ovise o ligandu ili fizički u kanalima koji reagiraju na mehaničke promjene poput stresa ili naprezanja.

transporteri

Proteinski transporteri također se nazivaju nosači ili permeaze. Oni koriste elektrokemijske gradijente kako bi izvršili transport na jednu ili drugu stranu membrane.

Ova vrsta proteinskih transportera može posredovati u dvije vrste transporta. Olakšani pasivni transport molekule u jednom smjeru i dolje prema koncentracijskom gradijentu ili kotransporta dviju različitih molekula.

Zauzvrat, prijevoz u istom smjeru obavljaju simpotir, a u suprotnim smjerovima antikarijeri.

S druge strane, za razliku od kanala koji omogućuju istodobni prolazak mnogih molekula kroz njih, transporteri omogućuju samo ograničen i specifičan prolaz određenog broja molekula. Da bi se osigurali, imaju određena mjesta za uvezivanje.

U ovom slučaju, jednom kada se vezanje molekule dogodi na transporteru, podvrgava se konformacijskoj promjeni koja izlaže mjesto vezivanja na drugu stranu membrane, pogodujući tako transportu.

Ta ovisnost o strukturnoj promjeni proteina nosača usporava brzinu kojom se molekule prenose.

Vrste transportnih traka

Na osnovu ovisnosti ili ne energije za obavljanje transporta, transportni proteini mogu se razvrstati u: pasivne prijevoznike koji djeluju na posrednike i aktivne prijevoznike.

- Pasivni transportni transporteri

Pasivni prijevoznici koji olakšavaju ne zahtijevaju opskrbu energijom i obavljaju transport molekula iz zone visoke koncentracije do zone niske koncentracije.

- Aktivno olakšava prijevoz

Suprotno tome, aktivni prevoznici zahtijevaju unos energije za pomicanje tvari u odnosu na njihov gradijent koncentracije. Ovaj mehanizam reagira na aktivni transportni proces.

Primarni transporteri (pumpe)

Crpke provode transport iona i molekula do unutarćelijskog i izvanstaničnog medija, koristeći primarni aktivni transportni mehanizam.

Odnosno, oni koriste energiju hidrolize ATP-a kako bi "kretanje jona i molekula uzbrdo" postalo energetski povoljan proces.

Jedna od funkcija povezanih s ovom vrstom transportera je stvaranje unutarnjeg kiselog medija karakterističnog za lizosome životinjskih stanica, vakuole biljnih stanica i lumen želuca.

Sekundarni aktivni prijevoznici

Ovi transporteri iskorištavaju energiju koja se oslobađa tijekom kotransporta iona, u korist njegovog elektrokemijskog gradijenta, kako bi mogli transportirati drugu molekulu u odnosu na njezin gradijent koncentracije. Drugim riječima, oni vrše sekundarni aktivni transport molekula.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molekularna biologija ćelije, 4. izdanje. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Pojmovi protoka membrane i vezikulacija membrane kao mehanizmi aktivnog transporta i ionskog pumpanja. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model aktivnog transporta proteina kroz lipidnu membranu. 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. Prelazak bioloških barijera za naprednu isporuku lijekova. Eur J Pharm Biopharm. 2013 84: 239-241.
5. Seeger MA. Istraživanje membranskih transportera u vremenima bezbrojnih struktura. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860. (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporter testovi su korisni in vitro alati u otkrivanju i razvoju lijekova. Otkriće stručnjaka o drogama. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nedavni napredak peptida koji prodiraju kroz stanicu kao novi nosači za dostavu tereta unutar ćelije. J Kontrolno izdanje. 2014; 174: 126-136.