MEMBRANTRANSPORTPROTEINER: FUNKTIONER OCH TYPER - BIOLOGI - 2025

De membrantransportörer är integrerade membranproteiner som är specialiserade på att utföra den specifika transport av joner och små molekyler lösliga båda sidor av cellmembranen.

Eftersom dessa molekyler inte på egen hand kan korsa det hydrofoba hjärtat hos lipid-tvåskikt, gör dessa proteiner möjliggör för cellen att: upprätthålla differentierade miljöer, äta näringsämnen, utsöndra avfallsprodukter i ämnesomsättningen och reglera koncentrationer av joner och molekyler.

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

Transporterproteiner har klassificerats i två stora grupper: kanaler och transportörer. Transportörer binder specifikt molekylen som ska transporteras och genomgår konformationella förändringar för att kunna mobilisera dem. I sin tur binder kanalerna inte molekyler utan bildar snarare en tunnel från vilken de rör sig fritt, helt enkelt uteslutna av deras molekylradie.

Förutom denna klassificering finns det andra som tar hänsyn till mängden molekyler som ska transporteras, i vilken riktning de transporteras, beroende eller inte av energi och energikällan de använder.

Transport över cellmembranet

Syntesen av ett membran var den slutliga evolutionära händelsen som gav upphov till celler.

Absolut alla cellmembran utgör barriärer som motsätter sig den fria passagen av joner och molekyler in i och ut från celler. De måste emellertid tillåta inträde av de som är avgörande för att de ska fungera såväl som utsläpp av avfall.

Därför utförs handel med molekyler i båda riktningarna selektivt. Med andra ord beslutar cellen vem som ska släppas in eller ut ur den och vid vilken tidpunkt.

För att uppnå detta använder den förekomsten av specialiserade transmembranproteiner som fungerar som kanaler eller gateways, kallad membrantransportörer.

Cirka 20% av generna i en cellkod för dessa membrantransportproteiner. Detta ger oss en uppfattning om relevansen som transport har för cellfunktion.

I detta avseende är studien av dessa proteiner av stor betydelse både för identifiering av kemoterapeutiska mål, liksom av möjliga transportmedel för läkemedel till målceller.

Funktioner hos membrantransportörer

Mobiltransportörer ansvarar för överföring av lösta ämnen av organisk och oorganisk natur genom cellmembran.

Denna överföring utförs specifikt endast vid de tidpunkter då cellen behöver den för att:

- Bibehålla cellelektrokemiska gradienter, viktiga för att utföra vitala funktioner såsom produktion av energi som krävs av cellen och svaret på stimuli i exciterbara membran.

- Ta makro- och mikronäringsämnen från det medium som är nödvändigt för att förse cellen med monomererna som kommer att utgöra skeletten till dess beståndsdelande makromolekyler (nukleinsyror, proteiner, kolhydrater och lipider).

- Svara på stimuli och därför delta i cellulära signalprocesser.

Typer av membrantransportproteiner

Membrantransportörer har klassificerats efter den typ av transport de utför i två breda kategorier: kanaler och transportörer.

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

Kanalproteiner

Kanalproteiner förmedlar passiv transport av vattenmolekyler, såväl som olika specifika typer av joner. Denna typ av transport kräver inte energi för att utföras och den sker spontant till förmån för koncentrationsgradienten för molekylen som ska transporteras.

Namnet på kanaler beror på det faktum att strukturen som dessa proteiner förvärvar liknar en tunnel, genom vilken den samtidiga passagen av flera molekyler inträffar, vilka väljs utifrån deras molekylradius. Det är av denna anledning som dessa transportörer kan betraktas som en molekylsikt.

Bland de funktioner som är förknippade med dessa transportörer är skapande, underhåll och störning av elektrokemiska gradienter över cellmembran.

Många andra kanaler växlar emellertid mellan öppna och stängda tillstånd som svar på ankomst eller borttagande av vissa stimuli.

Sådana stimuli kan vara elektriska till sin natur i spänningsberoende kanaler, kemiska i ligandberoende kanaler eller fysiska i kanaler som svarar på mekaniska förändringar såsom spänning eller belastning.

transportörer

Transporterproteiner kallas också bärare eller permeaser. De använder elektrokemiska gradienter för att utföra transport till den ena eller andra sidan av membranet.

Denna typ av transporterproteiner kan förmedla två typer av transport. Den underlättade passiva transporten av en molekyl i en enda riktning och ner en koncentrationsgradient eller cotransporten av två olika molekyler.

I sin tur utförs samtransporten i samma riktning av symporters och i motsatta riktningar av anticarrier.

Å andra sidan, till skillnad från kanaler, som tillåter samtidig passage av många molekyler genom dem, tillåter transportörer endast en begränsad och specifik passage av ett visst antal molekyler. För att säkerställa detta har de specifika bindande webbplatser.

I det här fallet, genomgår molekylens bindning till transportören, genomgår den senare en konformationell förändring som exponerar bindningsstället för den andra sidan av membranet, vilket således gynnar transport.

Detta beroende av en strukturell förändring i bärarproteiner bromsar hastigheten med vilken molekyler transporteras.

Typer av transportörer

Baserat på beroende eller inte av energi för att genomföra transporten kan transporterproteiner klassificeras i: passiva underlättare och aktiva transportörer.

- Passiva underlättande transportörer

Passiva underlättande transportörer kräver inte energiförsörjning och utför transport av molekyler från en zon med hög koncentration till en med låg koncentration.

- Aktiv underlättande transportörer

Däremot kräver aktiva transportörer tillförsel av energi för att flytta ämnen mot deras koncentrationsgradient. Denna mekanism svarar på en aktiv transportprocess.

Primära transportörer (pumpar)

Pumparna utför transport av joner och molekyler till det intracellulära och extracellulära mediet med användning av en primär aktiv transportmekanism.

Det vill säga att de använder energin från ATP-hydrolys för att göra "uppåtgående rörelse av joner och molekyler" till en energiskt fördelaktig process.

En av funktionerna förknippade med denna typ av transportör är alstring av det inre sura mediet som är karakteristiskt för lysosomerna i djurceller, vakuolerna i växtceller och maglumen.

Sekundära aktiva transportörer

Dessa transportörer utnyttjar den energi som frigörs under cotransporten av en jon till förmån för dess elektrokemiska gradient för att kunna transportera en annan molekyl mot dess koncentrationsgradient. Med andra ord genomför de sekundär aktiv transport av molekyler.

referenser

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4: e upplagan. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Begreppen membranflöde och membranvesikulering som mekanismer för aktiv transport och jonpumpning. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 tillägg): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Modell för aktiv transport av protein genom lipidmembranet. 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. Korsar biologiska barriärer för avancerad läkemedelsleverans. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Membrantransporterforskning i tider med otaliga strukturer. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporteranalyser som användbara in vitro-verktyg vid upptäckt och utveckling av läkemedel. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nya framsteg av cellgenomträngande peptider som nya bärare för leverans av intracellulär last. J Kontrollrelease. 2014; 174: 126-136.