БЕЛКИ-ПЕРЕНОСЧИКИ МЕМБРАН: ФУНКЦИИ И ТИПЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Эти мембранные транспортеры являются интегральными мембранными белками , специализирующихся на проведение конкретного транспорта ионов и малых молекул растворимые обе стороны клеточных мембран.

Поскольку эти молекулы не могут сами по себе проходить через гидрофобное сердце липидных бислоев, эти белки позволяют клетке: поддерживать дифференцированно определенную среду, поглощать питательные вещества, выводить продукты метаболизма и регулировать концентрацию ионов и молекул.

Белок-переносчик мембраны. Эмма Диттмар - собственная работа, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Белки-переносчики были разделены на две большие группы: каналы и переносчики. Транспортеры специфически связывают молекулу, которую нужно транспортировать, и претерпевают конформационные изменения, чтобы иметь возможность мобилизовать их. В свою очередь, каналы не связывают молекулы, а образуют туннель, по которому они свободно перемещаются, что просто исключается их молекулярным радиусом.

В дополнение к этой классификации существуют другие, которые учитывают количество переносимых молекул, направление, в котором они перемещаются, зависимость или нет от энергии и источник энергии, который они используют.

Транспорт через клеточную мембрану

Синтез мембраны был последним эволюционным событием, которое привело к возникновению клеток.

Абсолютно все клеточные мембраны представляют собой барьеры, препятствующие свободному прохождению ионов и молекул в клетки и из них. Тем не менее, они должны допускать вход тех, кто жизненно важен для их работы, а также выход отходов.

Следовательно, перемещение молекул в обоих направлениях осуществляется избирательно. Другими словами, клетка решает, кого впустить или выйти и в какое время.

Для достижения этого он использует наличие специализированных трансмембранных белков, которые функционируют как каналы или шлюзы, называемые мембранными переносчиками.

Около 20% генов в клетке кодируют эти белки-переносчики мембран. Это дает нам представление о значении транспорта для функционирования клеток.

В этом смысле изучение этих белков имеет большое значение как для идентификации химиотерапевтических мишеней, так и возможных способов транспорта лекарств в клетки-мишени.

Функции мембранных транспортеров

Клеточные переносчики отвечают за перенос растворенных веществ органической и неорганической природы через клеточные мембраны.

Эта передача осуществляется только в то время, когда это необходимо ячейке, чтобы:

- Поддерживать электрохимические градиенты клеток, необходимые для выполнения жизненно важных функций, таких как производство энергии, требуемой клеткой, и реакция на раздражители в возбудимых мембранах.

- Возьмите макро- и микроэлементы из среды, необходимые для обеспечения клетки мономерами, которые будут составлять скелет составляющих ее макромолекул (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды).

- Реагировать на стимулы и, следовательно, участвовать в клеточных сигнальных процессах.

Типы белков-переносчиков мембран

Мембранные транспортеры были классифицированы в зависимости от типа транспорта, который они осуществляют, на две большие категории: каналы и транспортеры.

Типы белков-переносчиков мембран. Автор: LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], из Wikimedia Commons.

Канальные белки

Белки каналов опосредуют пассивный транспорт молекул воды, а также различных типов ионов. Этот тип транспорта не требует энергии, и он происходит спонтанно в пользу градиента концентрации переносимой молекулы.

Название каналов связано с тем, что структура, которую приобретают эти белки, напоминает туннель, через который происходит одновременное прохождение множества молекул, выбранных на основе их молекулярного радиуса. Именно по этой причине эти переносчики можно рассматривать как молекулярные сита.

Среди функций, связанных с этими переносчиками, - создание, поддержание и нарушение электрохимических градиентов через клеточные мембраны.

Однако многие другие каналы чередуются между открытым и закрытым состояниями в ответ на поступление или удаление определенных стимулов.

Такие стимулы могут быть электрическими по природе в зависимых от напряжения каналах, химическими в зависимых от лиганда каналах или физическими в каналах, которые реагируют на механические изменения, такие как стресс или деформация.

Конвейеры

Белки-переносчики также называют переносчиками или пермеазами. Они используют электрохимические градиенты для переноса к той или другой стороне мембраны.

Этот тип белков-переносчиков может опосредовать два типа транспорта. Облегченный пассивный перенос молекулы в одном направлении и вниз по градиенту концентрации или совместный перенос двух разных молекул.

В свою очередь, котранспорт в одном направлении осуществляется симпортерами, а в противоположных направлениях - антионосителями.

С другой стороны, в отличие от каналов, которые позволяют одновременное прохождение через них многих молекул, транспортеры позволяют только ограниченное и специфическое прохождение определенного количества молекул. Для этого у них есть определенные сайты связывания.

В этом случае, как только молекула связывается с переносчиком, последний претерпевает конформационные изменения, которые открывают сайт связывания на другой стороне мембраны, что способствует переносу.

Эта зависимость от структурных изменений в белках-носителях снижает скорость перемещения молекул.

Типы конвейеров

Основываясь на зависимости от энергии, необходимой для осуществления транспорта, белки-переносчики можно разделить на: переносчики пассивных посредников и активные переносчики.

- Пассивные разгрузочные конвейеры

Пассивные облегчающие переносчики не требуют подачи энергии и осуществляют перенос молекул из зоны высокой концентрации в зону низкой концентрации.

- Активные облегченные перевозчики

Напротив, активные переносчики требуют вложений энергии для перемещения веществ против градиента их концентрации. Этот механизм реагирует на активный транспортный процесс.

Первичные конвейеры (насосы)

Насосы осуществляют транспорт ионов и молекул во внутриклеточную и внеклеточную среду, используя первичный активный транспортный механизм.

То есть они используют энергию гидролиза АТФ, чтобы «движение вверх ионов и молекул» стало энергетически выгодным процессом.

Одной из функций, связанных с этим типом переносчика, является создание внутренней кислой среды, характерной для лизосом клеток животных, вакуолей клеток растений и просвета желудка.

Вторичные активные транспортеры

Эти переносчики используют энергию, высвобождаемую во время совместного переноса иона, в пользу его электрохимического градиента, чтобы иметь возможность транспортировать другую молекулу против ее градиента концентрации. Другими словами, они осуществляют вторичный активный транспорт молекул.

Ссылки

1. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж, Рафф М., Робертс К., Уолтер П. 2002. Молекулярная биология клетки, 4-е издание. Нью-Йорк: Наука о гирляндах.
2. Беннеттс Х.С. Представления о мембранном потоке и мембранной везикуляции как механизмах активного транспорта и перекачки ионов. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Прил.): 99-103.
3. Опарин А.И., Деборин Г.А. Модель активного транспорта белка через липидную мембрану. Укр Биохим Ж. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Преодоление биологических барьеров для продвинутой доставки лекарств. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Исследование мембранных транспортеров во времена бесчисленных структур. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Вольпе Д.А. Анализ транспортеров как полезный инструмент in vitro при открытии и разработке лекарств. Экспертное мнение Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Недавний прогресс в области проникающих в клетки пептидов как новых носителей для доставки внутриклеточных грузов. J Control Release. 2014; 174: 126-136.