МЕМБРАННІ ТРАНСПОРТЕРНІ БІЛКИ: ФУНКЦІЇ ТА ВИДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці мембранні транспортери є інтегральними мембранними білками , що спеціалізуються на проведення конкретного транспорту іонів і малих молекул розчинні обидві сторони клітинних мембран.

Оскільки ці молекули не можуть самостійно подолати гідрофобне серце ліпідних шарів, ці білки дозволяють клітині: підтримувати рівномірно визначені середовища, вживати поживні речовини, виділяти відходи продуктів метаболізму та регулювати концентрації іонів та молекул.

Мембранний транспортерний білок. Автор Емма Дітмар - власна робота, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Транспортні білки були класифіковані на дві великі групи: канали та транспортери. Транспортери специфічно зв'язують молекулу для транспортування і зазнають конформаційні зміни, щоб мати можливість їх мобілізувати. У свою чергу, канали не зв’язують молекули, а навпаки утворюють тунель, з якого вони вільно рухаються, просто виключаються їх молекулярним радіусом.

Окрім цієї класифікації, є й інші, які враховують кількість молекул, які потрібно транспортувати, напрямок, у якому вони транспортуються, залежність чи не від енергії та джерела енергії, яку вони використовують.

Транспорт по клітинній мембрані

Синтез мембрани був завершальною еволюційною подією, що породила клітини.

Абсолютно всі клітинні мембрани складають бар'єри, які протидіють вільному проходженню іонів та молекул у клітини та поза ними. Однак вони повинні дозволити потрапляння тих, що є життєво важливими для їх експлуатації, а також вихід відходів.

Тому торгівля молекулами в обох напрямках здійснюється вибірково. Іншими словами, клітина вирішує, кого випустити чи випустити з неї та в який час.

Щоб досягти цього, він використовує існування спеціалізованих трансмембранних білків, які функціонують як канали або шлюзи, звані мембранними транспортерами.

Близько 20% генів у клітинному коді для цих мембранних білків-транспортерів. Це дає нам уявлення про важливість транспорту для клітинної функції.

У цьому сенсі дослідження цих білків має велике значення як для виявлення хіміотерапевтичних мішеней, так і можливих засобів транспортування ліків у клітини-мішені.

Функції мембранних транспортерів

Клітинні транспортери відповідають за перенесення розчинних речовин органічної та неорганічної природи через мембрани клітин.

Ця передача здійснюється спеціально лише в ті часи, коли клітина потребує цього для того, щоб:

- Підтримувати електрохімічні градієнти клітин, необхідні для виконання життєво важливих функцій, таких як виробництво енергії, яка вимагається клітиною, і реакція на подразники у збудливих мембранах.

- Візьміть макро- та мікроелементи із середовища, необхідного для забезпечення клітини мономерами, які становлять скелети її складових макромолекул (нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів та ліпідів).

- реагують на подразники і тому беруть участь у процесах клітинної сигналізації.

Види білків мембранних транспортерів

Мембранні транспортери класифікуються за типом транспорту, який вони здійснюють, на дві широкі категорії: канали та транспортери.

Види білків мембранних транспортерів. Автор LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], із Вікісховища.

Канальні білки

Канал-білки опосередковують пасивний транспорт молекул води, а також різні специфічні типи іонів. Цей вид транспорту не потребує енергії, і він відбувається спонтанно на користь градієнта концентрації молекули, що транспортується.

Назва каналів пов’язана з тим, що структура, яку ці білки набувають, нагадує тунель, через який відбувається одночасне проходження численних молекул, які вибираються виходячи з їх молекулярного радіуса. Саме з цієї причини цих транспортерів можна вважати молекулярним ситом.

Серед функцій, пов'язаних з цими транспортерами, є створення, підтримка та порушення електрохімічних градієнтів по клітинних мембранах.

Однак багато інших каналів чергуються між відкритим і закритим станами у відповідь на надходження або видалення певних подразників.

Такі подразники можуть мати електричну природу в каналах, залежних від напруги, хімічні в каналах, залежних від ліганду, або фізичні в каналах, що реагують на механічні зміни, такі як напруга або перенапруження.

Конвеєри

Переносні білки також називають носіями або пермеазами. Вони використовують електрохімічні градієнти для здійснення транспорту до тієї чи іншої сторони мембрани.

Цей тип транспортерних білків може опосередковувати два види транспорту. Полегшений пасивний транспорт молекули в одному напрямку та вниз по градієнту концентрації або котранспорту двох різних молекул.

У свою чергу, котранспорт у тому ж напрямку здійснюють симпортери, а в протилежних напрямках - протиносні носії.

З іншого боку, на відміну від каналів, які дозволяють одночасно проходити через них багато молекул, транспортери дозволяють лише обмежений і специфічний прохід певної кількості молекул. Для цього вони мають спеціальні сайти прив’язки.

У цьому випадку, як тільки молекула пов'язана з транспортером, останній зазнає конформаційну зміну, яка піддає місце зв'язування з іншою стороною мембрани, тим самим сприяючи транспортуванню.

Ця залежність від структурної зміни білків-носіїв уповільнює швидкість транспортування молекул.

Види конвеєрів

Виходячи із енергетичної залежності або не енергії для здійснення транспорту, білки-транспортери можна класифікувати на: пасивні транспортери-фасилітатори та активні транспортери.

- Пасивні полегшуючі конвеєри

Пасивні сприяючі транспортери не потребують енергозабезпечення та здійснюють транспортування молекул від зони високої концентрації до зони низької концентрації.

- Активне сприяння перевезенням

На відміну від цього, активні транспортери потребують введення енергії для переміщення речовин проти їх градієнта концентрації. Цей механізм реагує на активний транспортний процес.

Первинні конвеєри (насоси)

Насоси здійснюють транспортування іонів і молекул до внутрішньоклітинного та позаклітинного середовища, використовуючи первинний активний механізм транспорту.

Тобто вони використовують енергію, отриману від гідролізу АТФ, щоб зробити «рух вгору іонами і молекулами вгору» енергетично сприятливим процесом.

Однією з функцій, пов'язаних з цим типом транспортерів, є вироблення внутрішнього кислого середовища, характерного для лізосом тваринних клітин, вакуолей рослинних клітин та просвіту шлунка.

Вторинні активні транспортери

Ці транспортери скористаються енергією, що виділяється під час котранспорту іона, на користь його електрохімічного градієнта, щоб мати можливість транспортувати іншу молекулу проти градієнта концентрації. Іншими словами, вони здійснюють вторинний активний транспорт молекул.

Список літератури

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of Cell, 4-е видання. Нью-Йорк: Гарленд Наука.
2. Bennetts HS. Поняття мембранного потоку та мембранної везикуляції як механізми активного транспорту та іонного відкачування. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Suppl): 99-103.
3. Опарін А.І., Деборін Г.А. Модель активного транспорту білка через ліпідну мембрану. Укр Біохім Ж. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Перетинання біологічних бар'єрів для розширеної доставки ліків. Eur J Pharm Biopharm. 2013 рік; 84: 239-241.
5. Зегер М.А. Мембранні дослідження транспортера в часи незліченних структур. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018 рік; 1860 р. (4): 804-808.
6. Volpe DA. Транспортер аналізує як корисний інструмент in vitro для виявлення та розробки ліків. Експертна думка щодо наркотиків Діскав. 2016 рік; 11 (1): 91-103.
7. Ван F, Ван Y, ZhangX, Чжан W, Го S, Джин Ф. Нещодавній прогрес проникнення в клітини пептидів як нових носіїв для внутрішньоклітинної доставки вантажів. J Контрольний випуск. 2014 рік; 174: 126-136.