MEMBRÁNOVÉ TRANSPORTNÍ PROTEINY: FUNKCE A TYPY - BIOLOGIE - 2025

Tyto membránové transportéry jsou integrální membránové proteiny, specializované na realizaci konkrétní transport iontů a malých molekul rozpustný obou stranách buněčné membrány.

Protože tyto molekuly nemohou samy procházet hydrofobním srdcem lipidových dvojvrstev, tyto proteiny umožňují buňce: udržovat různě definovaná prostředí, přijímat živiny, vylučovat odpadní produkty metabolismu a regulovat koncentrace iontů a molekul.

Membránový transportní protein. Emma Dittmar - vlastní práce, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transportní proteiny byly rozděleny do dvou velkých skupin: kanály a transportéry. Transportéry specificky vážou molekulu, která má být transportována, a procházejí konformačními změnami, aby je bylo možné mobilizovat. Kanály zase nevážou molekuly, ale spíše tvoří tunel, ze kterého se volně pohybují, jednoduše vyloučeny svým molekulárním poloměrem.

Kromě této klasifikace existují i ​​jiné, které berou v úvahu množství molekul, které mají být transportovány, směr, kterým jsou transportovány, závislost nebo ne na energii a zdroji energie, kterou používají.

Transport přes buněčnou membránu

Syntéza membrány byla poslední evoluční událostí, která dala vznik buňkám.

Absolutně všechny buněčné membrány představují bariéry, které brání volnému průchodu iontů a molekul do a z buněk. Musí však umožnit vstup těm, kteří jsou pro jejich provoz životně důležití, jakož i výstupu z odpadu.

Proto je transport molekul v obou směrech prováděn selektivně. Jinými slovy, buňka se rozhodne, koho pustit dovnitř nebo ven a v jakou dobu.

K dosažení tohoto cíle využívá existenci specializovaných transmembránových proteinů, které fungují jako kanály nebo brány, nazývané membránové transportéry.

Asi 20% genů v buněčném kódu pro tyto membránové transportní proteiny. To nám dává představu o významu, který má transport pro funkci buněk.

V tomto smyslu má studium těchto proteinů velký význam jak pro identifikaci chemoterapeutických cílů, tak i pro možné způsoby transportu léčiv do cílových buněk.

Funkce membránových transportérů

Buněčné transportéry jsou zodpovědné za přenos solutů organické a anorganické povahy přes buněčné membrány.

Tento přenos se provádí konkrétně pouze v době, kdy to buňka potřebuje, aby:

- Udržujte elektrochemické gradienty buněk, které jsou nezbytné pro výkon životně důležitých funkcí, jako je výroba energie požadované buňkou a reakce na podněty ve excitabilních membránách.

- Vyjměte makro a mikronutrienty z média nezbytného k tomu, aby buňce poskytly monomery, které budou tvořit kostry jejích základních makromolekul (nukleové kyseliny, proteiny, uhlohydráty a lipidy).

- Reagujte na podněty, a proto se účastněte procesů buněčné signalizace.

Druhy membránových transportních proteinů

Membránové transportéry byly klasifikovány podle typu dopravy, který provádějí, do dvou širokých kategorií: kanály a transportéry.

Druhy membránových transportních proteinů. Autor: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], z Wikimedia Commons.

Kanálové proteiny

Kanálové proteiny zprostředkovávají pasivní transport molekul vody, jakož i různých specifických typů iontů. Tento typ přepravy nevyžaduje, aby byla provedena energie a nastává spontánně ve prospěch koncentračního gradientu molekuly, která má být transportována.

Název kanálů je způsoben skutečností, že struktura, kterou tyto proteiny získávají, se podobá tunelu, skrz který probíhá simultánní průchod mnoha molekul, které jsou vybrány na základě jejich molekulárního poloměru. Z tohoto důvodu lze tyto transportéry považovat za molekulární síta.

Mezi funkce spojené s těmito transportéry patří tvorba, údržba a narušení elektrochemických gradientů přes buněčné membrány.

Mnoho dalších kanálů se však střídá mezi otevřeným a uzavřeným stavem v reakci na příchod nebo odstranění určitých podnětů.

Takové podněty mohou být elektrické povahy v napěťově závislých kanálech, chemické v kanálech závislých na ligandu nebo fyzické v kanálech, které reagují na mechanické změny, jako je stres nebo napětí.

Dopravníky

Transportní proteiny se také nazývají nosiče nebo permeasy. Používají elektrochemické gradienty k provádění transportu na jednu nebo druhou stranu membrány.

Tento typ transportních proteinů může zprostředkovat dva typy transportu. Usnadněný pasivní transport molekuly v jednom směru a dolů koncentračním gradientem nebo společným transportem dvou různých molekul.

Na druhé straně, společný transport ve stejném směru je prováděn pomocí symporterů a v opačných směrech pomocí antikvariátů.

Na druhé straně, na rozdíl od kanálů, které umožňují simultánní průchod mnoha molekulami skrze ně, transportéry umožňují pouze omezený a specifický průchod určitého počtu molekul. K zajištění toho mají specifická vazebná místa.

V tomto případě, jakmile je molekula navázána na transportér, podstoupí konformační změna, která vystavuje vazebné místo druhé straně membrány, čímž se zvýhodňuje transport.

Tato závislost na strukturální změně proteinových nosičů zpomaluje rychlost transportu molekul.

Druhy dopravníků

Na základě závislosti energie na provádění přepravy nebo ne, lze transportní proteiny klasifikovat na: pasivní zprostředkovatelské transportéry a aktivní transportéry.

- Pasivní usnadňující dopravníky

Pasivní transportéry nevyžadují zásobování energií a provádějí transport molekul ze zóny s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací.

- Aktivní zprostředkovatelé přepravy

Naproti tomu aktivní transportéry vyžadují vstup energie k pohybu látek proti jejich koncentračnímu gradientu. Tento mechanismus reaguje na aktivní transportní proces.

Primární dopravníky (čerpadla)

Čerpadla provádějí transport iontů a molekul do intracelulárního a extracelulárního média pomocí primárního aktivního transportního mechanismu.

To znamená, že využívají energii z hydrolýzy ATP, aby se „pohyb iontů a molekul do kopce stal energeticky příznivým procesem.

Jednou z funkcí spojených s tímto typem transportéru je tvorba vnitřního kyselého média charakteristického pro lysozomy živočišných buněk, vakuoly rostlinných buněk a žaludeční dutinu.

Sekundární aktivní transportéry

Tyto transportéry využívají energii uvolněnou během společného transportu iontu ve prospěch svého elektrochemického gradientu, aby mohly transportovat další molekulu proti svému koncentračnímu gradientu. Jinými slovy, provádějí sekundární aktivní transport molekul.

Reference

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molekulární biologie buňky, 4. vydání. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Koncepce membránového proudění a membránové vesikulace jako mechanismu pro aktivní transport a čerpání iontů. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model aktivního transportu proteinu lipidovou membránou. 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. Překračování biologických bariér pro pokročilé dodávání léčiv. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Výzkum membránových transportérů v době bezpočet struktur. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transportní testy jako užitečné nástroje in vitro při objevování a vývoji léčiv. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Nedávný vývoj peptidů pronikajících buňkami jako nových nosičů pro dodání intracelulárního nákladu. J Control Release. 2014; 174: 126 až 136.