Funcții și tipuri de proteine ​​transportoare de membrană

transportoare cu membrană sunt proteine ​​integrale de membrană specializate în efectuarea transportului specific de ioni și molecule mici solubile în apă pe ambele părți ale membranelor celulare.

Întrucât aceste molecule nu pot traversa singure inima hidrofobă a straturilor bilidice lipidice, aceste proteine ​​permit celulei să: mențină medii definite diferențial, să ingereze substanțe nutritive, să elimine deșeuri de metabolism și să regleze concentrațiile de ioni și molecule..

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

În plus față de 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..

Indice articol

• 1 Transportul prin membrana celulară
• 2 Funcțiile transportoarelor cu membrană
• 3 Tipuri de proteine ​​transportoare de membrană
  • 3.1 Proteine ​​de canal
  • 3.2 Transportoare
• 4 Tipuri de transportoare
  • 4.1 - Transportoare de facilitare pasivă
  • 4.2 - Transporturi care facilitează activ
• 5 Referințe

Transport pe membrana celulară

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

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

Prin urmare, traficul de molecule în ambele direcții se efectuează selectiv. Adică, celula decide pe cine să lase să intre sau să iasă din ea și la ce oră.

Pentru a realiza acest lucru, folosește existența proteinelor transmembranare specializate care funcționează ca canale sau porți, numite transportori de membrană..

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

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

Funcțiile transportoarelor cu membrană

Transportorii celulari sunt responsabili pentru transferul substanțelor dizolvate de natură organică și anorganică prin membranele celulare..

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

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

- Luați macro și micronutrienții necesari pentru a furniza celulei monomerii care vor constitui scheletele macromoleculelor sale constitutive (acizi nucleici, proteine, carbohidrați și lipide).

- Răspundeți la stimuli și, prin urmare, participați la procesele de semnalizare celulară.

Tipuri de proteine ​​transportoare de membrană

Transportoarele cu membrană au fost clasificate în funcție de tipul de transport pe care îl efectuează în două mari categorii: canale și transportoare..

Canalizează proteinele

Proteinele din canal mediază transportul pasiv al moleculelor de apă, precum și diferite tipuri specifice de ioni. Acest tip de transport nu necesită efectuarea energiei și are loc spontan în favoarea gradientului de concentrație al moleculei de transportat..

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

Funcțiile asociate acestor transportoare includ crearea, întreținerea și întreruperea gradienților electrochimici în membranele celulare..

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

Respectivii stimuli pot fi de natură electrică în canalele dependente de tensiune, chimice în canalele dependente de ligand sau fizice în canalele care răspund la schimbări mecanice precum stresul sau tensiunea..

Transportoare

Proteinele transportoare se mai numesc purtători sau permeaze. Ei folosesc gradienți electrochimici pentru a efectua transportul către una sau cealaltă parte a membranei.

Acest tip de proteine ​​transportoare poate media două tipuri de transport. Transportul pasiv facilitat al unei molecule într-o singură direcție și în favoarea unui gradient de concentrație sau a cotransportului a două molecule diferite.

La rândul său, cotransportul în aceeași direcție este efectuat de către simportori și în direcții opuse de către transportatori..

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

În acest caz, odată ce are loc legarea moleculei de transportor, acesta din urmă suferă o schimbare conformațională care expune locul de legare de cealaltă parte a membranei, favorizând astfel transportul..

Această dependență de o schimbare structurală a proteinelor purtătoare scade viteza cu care moleculele sunt transportate..

Tipuri de transportoare

Pe baza dependenței sau nu a energiei pentru efectuarea transportului, proteinele transportoare pot fi clasificate în: transportoare facilitatoare pasive și transportoare active.

- Transportoare pasive de facilitare

Transportorii de facilitare pasivă nu necesită furnizarea de energie și efectuează transportul moleculelor dintr-o zonă de concentrație mare la una de concentrație scăzută..

- Transportatori activi care facilitează

În schimb, transportorii activi necesită aport de energie pentru a deplasa substanțele împotriva gradientului lor de concentrație. Acest mecanism răspunde unui proces de transport activ.

Transportoare primare (pompe)

Pompele efectuează transportul ionilor și moleculelor către mediul intracelular și extracelular, utilizând un mecanism primar de transport activ.

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

Una dintre funcțiile asociate acestui tip de transportor este generarea mediului acid intern caracteristic lizozomilor celulelor animale, a vacuolelor celulelor vegetale și a lumenului stomacului..

Transportoare active secundare

Acești transportatori 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, ei efectuează transportul activ secundar al moleculelor..

Referințe

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, ediția a IV-a. New York: Garland Science.
2. Bennetts HS. Conceptele de flux de membrană și veziculare membranară ca mecanisme pentru transportul activ și pomparea ionilor. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 supliment): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Model de transport activ al proteinelor 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 transportorului de membrană în perioade de nenumărate structuri. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Testele de transport sunt instrumente utile 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 cu penetrare celulară ca noi purtători pentru livrarea de marfă intracelulară. J Control Release. 2014; 174: 126-136.