MEMBRÁNOVÉ TRANSPORTNÉ PROTEÍNY: FUNKCIE A TYPY - BIOLÓGIE - 2026

Tieto membránové transportéry sú integrálnou membránové proteíny, špecializované na realizáciu konkrétnej transport iónov a malých molekúl rozpustný oboch stranách bunkovej membrány.

Pretože tieto molekuly nemôžu samy osebe prechádzať hydrofóbnym srdcom lipidových dvojvrstiev, tieto proteíny umožňujú bunke: udržiavať odlišne definované prostredie, prijímať výživné látky, vylučovať odpadové produkty metabolizmu a regulovať koncentrácie iónov a molekúl.

Membránový transportný proteín. Autor: Emma Dittmar - Vlastná práca, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transportné proteíny boli rozdelené do dvoch veľkých skupín: kanály a transportéry. Transportéry špecificky viažu molekulu, ktorá sa má transportovať, a prechádzajú konformačnými zmenami, aby ich mohli mobilizovať. Kanály zase neviažu molekuly, ale skôr vytvárajú tunel, z ktorého sa voľne pohybujú a sú jednoducho vylúčené svojim molekulárnym polomerom.

Okrem tejto klasifikácie existujú aj iné, ktoré berú do úvahy množstvo molekúl, ktoré sa majú transportovať, smer, ktorým sa transportujú, závislosť alebo nie od energie a zdroja energie, ktorú používajú.

Transport cez bunkovú membránu

Syntéza membrány bola poslednou evolučnou udalosťou, ktorá dala vzniknúť bunkám.

Absolútne všetky bunkové membrány tvoria bariéry, ktoré bránia voľnému priechodu iónov a molekúl do a z buniek. Musia však umožniť vstup tých, ktorí sú životne dôležití pre ich prevádzku, ako aj pre výstup z odpadu.

Preto je transport molekúl v oboch smeroch uskutočňovaný selektívne. Inými slovami, bunka sa rozhodne, kto z nej vstúpi alebo z nej vstúpi a kedy.

Na dosiahnutie tohto cieľa využíva existenciu špecializovaných transmembránových proteínov, ktoré fungujú ako kanály alebo brány, nazývané membránové transportéry.

Asi 20% génov v bunkovom kóde pre tieto membránové transportné proteíny. Toto nám dáva predstavu o význame, ktorý má transport pre funkciu buniek.

V tomto zmysle je štúdium týchto proteínov veľmi dôležité tak pri identifikácii chemoterapeutických cieľov, ako aj pri možných prostriedkoch transportu liečiv do cieľových buniek.

Funkcie membránových transportérov

Bunkové transportéry sú zodpovedné za prenos rozpustených látok organickej a anorganickej povahy cez bunkové membrány.

Tento prenos sa vykonáva špecificky iba v čase, keď ho bunka potrebuje, aby:

- Udržiavať bunkové elektrochemické gradienty, ktoré sú nevyhnutné na vykonávanie životne dôležitých funkcií, ako je produkcia energie požadovanej bunkou a reakcia na stimuly vo excitabilných membránach.

- Makrá a mikroživiny odoberte z média potrebného na poskytnutie monomérov, ktoré budú tvoriť kostry jeho makromolekúl (nukleové kyseliny, bielkoviny, uhľohydráty a lipidy), bunke.

- Reagujte na podnety, a preto sa zúčastnite na bunkových signalizačných procesoch.

Druhy membránových transportných proteínov

Membránové transportéry boli rozdelené podľa druhu prepravy, ktorú vykonávajú, do dvoch širokých kategórií: kanály a transportéry.

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

Kanálové proteíny

Kanálové proteíny sprostredkúvajú pasívny transport molekúl vody, ako aj rôznych špecifických typov iónov. Tento typ prepravy nevyžaduje, aby sa uskutočňovala energia a vyskytuje sa spontánne v prospech koncentračného gradientu transportovanej molekuly.

Názov kanálov je spôsobený skutočnosťou, že štruktúra, ktorú tieto proteíny získavajú, sa podobá tunelu, cez ktorý dochádza k súčasnému prechodu mnohých molekúl, ktoré sú vybrané na základe ich molekulového polomeru. Z tohto dôvodu sa tieto transportéry môžu považovať za molekulové sitá.

Medzi funkcie spojené s týmito transportérmi patrí vytváranie, udržiavanie a narušenie elektrochemických gradientov naprieč bunkovými membránami.

Mnoho otvorených a uzavretých stavov sa však strieda v reakcii na príchod alebo odstránenie určitých stimulov.

Také stimuly môžu byť svojou povahou elektrické v kanáloch závislých na napätí, chemické v kanáloch závislých od ligandu alebo fyzikálne v kanáloch, ktoré reagujú na mechanické zmeny, ako je stres alebo napätie.

dopravníky

Transportné proteíny sa tiež nazývajú nosiče alebo permeázy. Na prenos na jednu alebo druhú stranu membrány používajú elektrochemické gradienty.

Tento typ transportných proteínov môže sprostredkovať dva typy transportu. Uľahčený pasívny transport molekuly v jednom smere a dole v koncentračnom gradiente alebo spoločnom transporte dvoch rôznych molekúl.

Na druhej strane, spoločnú prepravu v tom istom smere vykonávajú sympatizanti av opačných smeroch antikodéry.

Na druhej strane, na rozdiel od kanálov, ktoré umožňujú simultánny priechod mnohých molekúl cez ne, transportéry umožňujú iba obmedzený a špecifický priechod určitého počtu molekúl. Na zabezpečenie toho majú špecifické väzobné miesta.

V tomto prípade, keď je molekula naviazaná na transportér, prechádza konformačnou zmenou, ktorá vystavuje väzobné miesto druhej strane membrány, čím podporuje transport.

Táto závislosť na štrukturálnej zmene proteínov nosiča spomaľuje rýchlosť transportu molekúl.

Druhy dopravníkov

Na základe závislosti alebo nie energie na uskutočňovaní transportu sa transportné proteíny môžu klasifikovať na: pasívne sprostredkovateľské transportéry a aktívne transportéry.

- Pasívne uľahčujúce dopravníky

Pasívne uľahčujúce transportéry nevyžadujú zásobovanie energiou a vykonávajú transport molekúl zo zóny s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou.

- Aktívne sprostredkovatelia prepravy

Na rozdiel od toho, aktívny transportér vyžaduje vstup energie na pohyb látok proti ich koncentračnému gradientu. Tento mechanizmus reaguje na aktívny transportný proces.

Primárne dopravníky (čerpadlá)

Čerpadlá vykonávajú transport iónov a molekúl do intracelulárneho a extracelulárneho média pomocou primárneho mechanizmu aktívneho transportu.

To znamená, že využívajú energiu z hydrolýzy ATP, aby sa z „pohybu iónov a molekúl do kopca“ stal energeticky výhodný proces.

Jednou z funkcií spojených s týmto typom transportéra je tvorba vnútorného kyslého média charakteristického pre lyzozómy živočíšnych buniek, vakuoly rastlinných buniek a žalúdočného lúmenu.

Sekundárne aktívne transportéry

Tieto transportéry využívajú energiu uvoľnenú počas spoločného transportu iónu v prospech jeho elektrochemického gradientu, aby mohli transportovať ďalšiu molekulu proti svojmu koncentračnému gradientu. Inými slovami, vykonávajú sekundárny aktívny transport molekúl.

Referencie

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M., Roberts K., Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. vydanie. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Koncepty membránového toku a membránovej vezikulácie ako mechanizmu aktívneho transportu a čerpania iónov. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model aktívneho transportu proteínu cez lipidovú membránu. Ukr Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761 až 768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Prekračovanie biologických bariér pre pokročilé dodávanie liečiv. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Výskum membránových transportérov v časoch nespočetných štruktúr. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transportné testy ako užitočné in vitro nástroje pri objavovaní a vývoji liekov. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Posledný vývoj peptidov prenikajúcich do buniek ako nových nosičov pre vnútrobunkové dodávanie nákladu. J Ovládacie uvoľnenie. 2014; 174: 126 až 136.