KALVONSIIRTOPROTEIINIT: TOIMINNOT JA TYYPIT - BIOLOGIA - 2026

Kalvo kuljettajat ovat olennainen membraaniproteiineja erikoistunut suorittamiseksi erityinen kuljetusta ionien ja pienten molekyylien liukoiseen molemmin puolin solukalvojen.

Koska nämä molekyylit eivät yksinään pysty kulkemaan lipidikaksoiskerrosten hydrofobista sydäntä, nämä proteiinit antavat solulle mahdollisuuden ylläpitää erilaisesti määriteltyjä ympäristöjä, syödä ravintoaineita, erittää aineenvaihdunnan jätetuotteita ja säätää ionien ja molekyylien pitoisuuksia.

Kalvon kuljettajaproteiini. Kirjoittaja Emma Dittmar - Oma työ, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Kuljettajaproteiinit on luokiteltu kahteen suureen ryhmään: kanavat ja kuljettajat. Kuljettimet sitovat erityisesti kuljetettavan molekyylin ja tekevät konformaatiomuutoksia voidakseen mobilisoida ne. Kanavat puolestaan ​​eivät sido molekyylejä, vaan muodostavat sen sijaan tunnelin, josta ne liikkuvat vapaasti, yksinkertaisesti molekyylisäteensä ulkopuolelle.

Tämän luokituksen lisäksi on muitakin, jotka ottavat huomioon kuljetettavien molekyylien määrän, suunnan, johon ne kuljetetaan, riippuvuus energiasta tai ei energiasta ja käyttämästä energialähteestä.

Kuljetus solukalvon läpi

Kalvon synteesi oli viimeinen evoluutiotapahtuma, joka antoi soluille.

Ehdottomasti kaikki solumembraanit muodostavat esteitä, jotka vastustavat ionien ja molekyylien vapaata kulkua soluihin ja niistä pois. Niiden on kuitenkin sallittava niiden toiminnan kannalta välttämättömien pääsy samoin kuin jätteiden poistuminen.

Siksi molekyylien kauppa molempiin suuntiin tapahtuu valikoivasti. Toisin sanoen solu päättää, ketkä päättää siitä tai milloin ja milloin.

Tämän saavuttamiseksi se käyttää erikoistuneita kalvoproteiineja, jotka toimivat kanavina tai yhdyskäytävinä, joita kutsutaan kalvonsiirtojiksi.

Noin 20% geeneistä solukoodissa näitä kalvonsiirtoproteiineja varten. Tämä antaa meille kuvan kuljetuksen merkityksestä solutoiminnalle.

Tässä mielessä näiden proteiinien tutkimuksella on suuri merkitys sekä kemoterapeuttisten kohteiden tunnistamisessa että lääkkeiden mahdollisissa kuljetusvälineissä kohdesoluihin.

Kalvojen kuljettajien toiminnot

Solukuljettajat ovat vastuussa orgaanisten ja epäorgaanisten luonteisten liuenneiden aineiden siirtämisestä solukalvojen läpi.

Tämä siirto suoritetaan erityisesti vain silloin, kun solu sitä tarvitsee:

- Ylläpidä solujen sähkökemiallisia gradienteja, jotka ovat välttämättömiä elintärkeiden toimintojen, kuten solun vaatiman energian tuotannon ja herätekalvojen ärsykkeisiin reagoimisen, suorittamiseksi.

- Ota makro- ja mikroravinteet väliaineesta, joka on tarpeen solun toimittamiseksi monomeereillä, jotka muodostavat sen rakenneosien makromolekyylien luurangot (nukleiinihapot, proteiinit, hiilihydraatit ja lipidit).

- Vastaa ärsykkeisiin ja osallistu siksi solujen signalointiprosesseihin.

Membraanin kuljettajaproteiinien tyypit

Kalvonkuljettajat on luokiteltu suoritetun kuljetustyypin mukaan kahteen laajaan luokkaan: kanavat ja kuljettajat.

Membraanin kuljettajaproteiinien tyypit. Kirjoittaja: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Wikimedia Commonsista.

Kanavaproteiinit

Kanavaproteiinit välittävät vesimolekyylien passiivista kuljetusta, samoin kuin erityyppisiä ioneja. Tämäntyyppinen kuljetus ei vaadi energian suorittamista, ja se tapahtuu spontaanisti kuljetettavan molekyylin pitoisuusgradientin hyväksi.

Kanavien nimi johtuu siitä, että näiden proteiinien hankkima rakenne muistuttaa tunnelia, jonka läpi tapahtuu samanaikaisesti lukuisten molekyylien säteen perusteella valittujen molekyylien kulku. Juuri tästä syystä näitä kuljettajia voidaan pitää molekyyliseulana.

Näihin kuljettajiin liittyvien toimintojen joukossa ovat sähkökemiallisten gradienttien luominen, ylläpitäminen ja häiriintyminen solukalvojen läpi.

Kuitenkin monet muut kanavat vuorottelevat avoimen ja suljetun tilan välillä vastauksena tiettyjen ärsykkeiden saapumiseen tai poistamiseen.

Tällaiset ärsykkeet voivat olla luonteeltaan sähköisiä jännitteestä riippuvissa kanavissa, kemiallisia ligandiriippuvissa kanavissa tai fysikaalisia kanavissa, jotka reagoivat mekaanisiin muutoksiin, kuten stressi tai rasitus.

kuljettimet

Kuljetusproteiineja kutsutaan myös kantajiksi tai permeaaseiksi. He käyttävät sähkökemiallisia kaltevuuksia kuljettaakseen sen kalvon toiselle tai toiselle puolelle.

Tämäntyyppiset kuljetusproteiinit voivat välittää kahta kuljetustyyppiä. Molekyylin helpotettu passiivinen kuljetus yhdessä suunnassa ja pitoisuusgradientin alas tai kahden eri molekyylin yhteiskuljetus.

Samaan suuntaan tapahtuvaa kuljetusta puolestaan ​​suorittavat symmetrikot ja vastakkaisiin suuntiin antikantajat.

Toisaalta, toisin kuin kanavat, jotka sallivat monien molekyylien samanaikaisen kulkemisen niiden läpi, kuljettimet sallivat vain tietyn määrän molekyylien rajoitetun ja spesifisen läpikulun. Tämän varmistamiseksi niillä on erityiset sitoutumiskohdat.

Tässä tapauksessa heti, kun molekyyli sitoutuu kuljettajaan, viimeksi mainitussa tapahtuu muodonmuutos, joka altistaa sitoutumiskohdan membraanin toiselle puolelle, mikä suosii kuljetusta.

Tämä riippuvuus kantajaproteiinien rakenteellisesta muutoksesta hidastaa molekyylien kuljetusnopeutta.

Kuljettimien tyypit

Perustuen siihen, onko energia riippuvainen vai ei kuljetuksen suorittamisessa, kuljetusproteiinit voidaan luokitella: passiivisiin avustajakuljetuksiin ja aktiivisiin kuljettajiin.

- Passiiviset kuljettimet

Passiiviset helpottavat kuljettajat eivät vaadi energiansaantia ja ne kuljettavat molekyylejä korkean pitoisuuden alueelta pienen pitoisuuden alueelle.

- Kuljettajien aktiivinen avustaminen

Sitä vastoin aktiiviset kuljettajat tarvitsevat energian syöttämistä aineiden siirtämiseksi pitoisuusgradienttia vasten. Tämä mekanismi vastaa aktiiviseen kuljetusprosessiin.

Ensisijaiset kuljettimet (pumput)

Pumput suorittavat ionien ja molekyylien kuljetuksen solunsisäiseen ja solunulkoiseen väliaineeseen primaarista aktiivista kuljetusmekanismia käyttämällä.

Toisin sanoen he käyttävät ATP-hydrolyysistä saatavaa energiaa tehdäkseen "ionien ja molekyylien liikkeestä ylämäkeen" energiatehokkaaksi prosessiksi.

Yksi tämän tyyppisiin kuljettajiin liittyvistä toiminnoista on eläinsolujen lysosomeille, kasvisolujen tyhjiöille ja vatsan luumenille ominaisen sisäisen happaman väliaineen luominen.

Toissijaiset aktiiviset kuljettajat

Nämä kuljettajat hyödyntävät ionin yhteiskuljetuksen aikana vapautunutta energiaa sen sähkökemiallisen gradientin hyväksi voidakseen kuljettaa toisen molekyylin sen pitoisuusgradienttia vasten. Toisin sanoen, ne suorittavat molekyylien sekundaarisen aktiivisen kuljetuksen.

Viitteet

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Solun molekyylibiologia, 4. painos. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Kalvon virtauksen ja membraanin vesikulaation käsitteet aktiivisen kuljetuksen ja ionin pumppauksen mekanismeina. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 tarvike): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Proteiinin aktiivisen kuljetuksen malli lipidikalvon läpi. 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. Pitkälle edenneiden lääkkeiden toimittamisen biologisten esteiden ylittäminen. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239 - 241.
5. Seeger MA. Kalvonkuljetintutkimus lukemattomien rakenteiden aikoina. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804 - 808.
6. Volpe DA. Kuljetinmääritykset hyödyllisinä in vitro -välineinä lääkkeiden löytämisessä ja kehittämisessä. Asiantuntijalausunnot huumeiden discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Soluihin läpäisevien peptidien viimeaikainen kehitys uusina kantajina solunsisäisen lastin kuljetukseen. J Ohjausvapautus. 2014; 174: 126 - 136.