PROTEINE ​​TRANSPORTOARE DE MEMBRANĂ: FUNCȚII ȘI TIPURI - BIOLOGIE - 2025

Cele mai transportorilor membrana sunt proteine membranare integrate specializate în efectuarea transportului specific de ioni si molecule mici solubile ambele părți ale membranelor celulare.

Deoarece aceste molecule nu pot traversa singuri inima hidrofobă a straturilor lipidice, aceste proteine ​​permit celulei: să mențină medii definite în mod diferit, să ingere substanțe nutritive, să elimine produse reziduale ale metabolismului și să regleze concentrațiile de ioni și molecule.

Proteina transportoare de membrană. De Emma Dittmar - Lucrare proprie, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Proteinele transportoare au fost clasificate în două grupe mari: canale și transportoare. Transportatorii leagă în mod specific molecula de transportat și suferă modificări conformaționale pentru a le putea mobiliza. La rândul lor, canalele nu leagă moleculele, ci mai degrabă formează un tunel din care se mișcă liber, pur și simplu excluse de raza lor moleculară.

Pe lângă această clasificare, există și altele care iau în considerare cantitatea de molecule care trebuie transportate, direcția în care sunt transportate, dependența sau nu de energie și sursa de energie pe care o folosesc.

Transportați prin membrana celulară

Sinteza unei membrane a fost evenimentul evolutiv final care a dat naștere celulelor.

Absolut toate membranele celulare constituie bariere care se opun trecerii libere a ionilor și moleculelor în și în afara celulelor. Cu toate acestea, acestea trebuie să permită introducerea celor care sunt vitale pentru funcționarea lor, precum și ieșirea deșeurilor.

Prin urmare, traficul de molecule în ambele direcții se realizează selectiv. Cu alte cuvinte, celula decide cine să o lase sau să o elimine și la ce oră.

Pentru a realiza acest lucru, utilizează existența unor proteine ​​transmembranare specializate care funcționează ca canale sau porți de intrare, numite transportoare de membrană.

Aproximativ 20% din gene dintr-un cod celular pentru aceste proteine ​​transportoare de membrană. Acest lucru ne oferă o idee despre relevanța pe care transportul o are pentru funcția celulară.

În acest sens, studiul acestor proteine ​​are o importanță deosebită atât în ​​identificarea țintelor chimioterapeutice, cât și a posibilelor mijloace de transport pentru medicamente în celulele țintă.

Funcțiile transportorilor de membrană

Transportatorii celulari sunt responsabili de transferul de solutii de natura organica si anorganica prin membranele celulare.

Acest transfer se realizează în mod specific numai în momentele în care celula are nevoie de ea pentru a:

- Mențineți gradienți electrochimici celulari, esențiali pentru îndeplinirea funcțiilor vitale, cum ar fi producerea de energie solicitată de celulă și răspunsul la stimuli în membranele excitabile.

- Luați macro și micronutrienți din mediul necesar pentru a oferi celulei monomerii care vor constitui scheletele macromoleculelor sale constitutive (acizi nucleici, proteine, carbohidrați și lipide).

- Răspunde la stimuli și, prin urmare, participă la procesele de semnalizare celulară.

Tipuri de proteine ​​transportoare de membrană

Transportatorii cu membrană au fost clasificați în funcție de tipul de transport pe care îl efectuează în două mari categorii: canale și transportatori.

Tipuri de proteine ​​transportoare de membrană. De LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], de la Wikimedia Commons.

Canalizează proteinele

Proteinele de canal mediază transportul pasiv al moleculelor de apă, precum și diferite tipuri specifice de ioni. Acest tip de transport nu necesită realizarea de energie și apare spontan în favoarea gradientului de concentrație al moleculei care trebuie transportată.

Numele de canale se datorează faptului că structura pe care aceste proteine ​​o dobândesc seamănă cu un tunel, prin care are loc trecerea simultană a numeroase molecule, care sunt selectate pe baza razei lor moleculare. Din acest motiv acești transportori pot fi considerați o sită moleculară.

Printre funcțiile asociate acestor transportatori se numără crearea, întreținerea și întreruperea gradienților electrochimici pe membranele celulare.

Cu toate acestea, multe alte canale alternează între stările deschise și cele închise ca răspuns la sosirea sau îndepărtarea anumitor stimuli.

Astfel de stimuli pot fi de natură electrică în canale dependente de tensiune, chimice în canalele dependente de ligand sau fizice în canale care răspund la modificări mecanice, cum ar fi stresul sau tensiunea.

Transportoare

Proteinele transportoare se mai numesc purtători sau permeaze. Folosesc gradienți electrochimici pentru a efectua transportul pe o parte sau pe cealaltă parte a membranei.

Acest tip de proteine ​​transportoare pot media două tipuri de transport. Transportul pasiv facilitat al unei molecule într-o singură direcție și coborând un gradient de concentrație sau cotransportul a două molecule diferite.

La rândul său, cotransportul în aceeași direcție este efectuat de către simporteri și în direcții opuse de către transportori anticorpi.

Pe de altă parte, spre deosebire de canale, care permit trecerea simultană a multor molecule prin ele, transportatorii permit doar trecerea limitată și specifică a unui anumit număr de molecule. Pentru a asigura acest lucru, acestea au site-uri specifice de legare.

În acest caz, odată ce legarea moleculei la transportator, acesta din urmă suferă o modificare conformațională care expune locul de legare la cealaltă parte a membranei, favorizând astfel transportul.

Această dependență de o modificare structurală a proteinelor purtătoare încetinește viteza cu care moleculele sunt transportate.

Tipuri de transportoare

În funcție de dependența sau nu a energiei pentru a efectua transportul, proteinele transportoare pot fi clasificate în: transportori pasiv și facilitatori.

- Transportoare de facilitare pasivă

Transportatorii de facilitare pasivă nu necesită furnizare de energie și efectuează transportul de molecule dintr-o zonă cu concentrație mare la una cu concentrație scăzută.

- Transportoare de facilitare activă

În schimb, transportatorii activi necesită aport de energie pentru a muta substanțele împotriva gradientului lor de concentrație. Acest mecanism răspunde la un proces de transport activ.

Transportoare primare (pompe)

Pompele efectuează transportul ionilor și moleculelor către mediile intracelulare și extracelulare, folosind un mecanism de transport activ principal.

Adică folosesc energia din hidroliza ATP pentru a face „mișcarea în sus a ionilor și a moleculelor” să devină un proces favorabil din punct de vedere energetic.

Una dintre funcțiile asociate cu acest tip de transportor este generarea mediului acid intern caracteristic pentru lizozomii celulelor animale, a vacuolelor celulelor vegetale și a lumenului stomacului.

Transportatori activi secundari

Acești transportori profită de energia eliberată în timpul cotransportului unui ion în favoarea gradientului său electrochimic pentru a putea transporta o altă moleculă împotriva gradientului său de concentrație. Cu alte cuvinte, efectuează transportul activ secundar al moleculelor.

Referințe

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Biologie moleculară a celulei, ediția a IV-a. New York: Știința Garlandului.
2. Bennetts HS. Conceptele de flux de membrană și vezicularea membranei ca mecanisme de transport activ și de pompare cu ioni. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 supliment): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model de transport activ al proteinei prin membrana lipidică. 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. Trecerea barierelor biologice pentru livrarea avansată de medicamente. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Cercetarea transportatorilor de membrană în perioade de nenumărate structuri. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Transporter consideră că sunt utile instrumente in vitro în descoperirea și dezvoltarea medicamentelor. Expert Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Progrese recente ale peptidelor care penetrează celulele ca noi purtători pentru livrarea de marfă intracelulară. J Eliberare control. 2014; 174: 126-136.