• Există două tipuri principale de proteine de transport membranare: canale și purtători
• Canalele ionice catalizează transportul rapid și selectiv al ionilor de-a lungul gradientului electrochimic
• Transportoarele și pompele sunt proteine transportoare care au nevoie de energie pentru a transporta substanțe împotriva gradientului electrochimic
• În fiecare celulă, câteva proteine diferite de transport membrană acționează ca o singură unitate
Unele dintre proteinele de transport sunt în membrana plasmatică, în timp ce altele sunt parte din membrana organelor celulare. Pentru a menține o anumită compoziție a mediului intracelular și a compartimentelor celulare, este necesar ca proteinele de transport să aibă o selectivitate față de anumiți metaboliți. În funcție de natura procesului de transport, proteinele de transport ale membranei sunt împărțite în două grupuri: canale și purtători.
Proteinele ductale conțin pori prin care, cu un canal deschis, metaboliții trec la o rată ridicată. Proteina purtătoare se leagă de un metabolit localizat pe o parte a membranei, după care se modifică conformația sa și metabolitul se eliberează din cealaltă parte a membranei.
Există mai multe tipuri de proteine. formând canale în membrane. Porins prezente în anumite celule procariote, mitocondriile și Nexus, unde acesta se unește cu citoplasmă celulelor învecinate, permit trecerea metaboliților în conformitate cu mărimea moleculelor lor.
Secțiunea de proteine ducate. prin care se efectuează transportul transmembranar, se numește uneori un canal. Canalul poate fi în mai multe configurații diferite. Unele canale constau dintr-o singură proteină ale cărei segmente transmembranare formează un por. Alții există sub formă de oligomeri, constând din subunități identice sau diferite, care formează împreună un por.
În cele din urmă, există canale. Ele constau din două sau mai multe subunități, fiecare formând timpul în sine. Adesea, complexele de oligomeri canal sunt reglate sau poziționate pe anumite membrane care implică subunități suplimentare.
Cele mai multe proteine canale au o selectivitate ridicată pentru anumiți metaboliți, de exemplu ioni de sodiu (Na +), potasiu (K +), calciu (Ca2 +), clorură (Cl-) sau apă. Alte proteine canale sunt canale cationice sau anionice neselective. Așa cum se va arăta mai târziu, atunci când se iau în considerare proprietățile proteinelor de canal specifice, porii lor se caracterizează prin anumite trăsături structurale, adică sunt un filtru selectiv care le permite să manifeste selectivitate față de diferiți metaboliți.
Metaboliti dizolvați cu viteză maximă difuză prin canalele porilor,
și purtătorii leagă metabolitul pe o parte a membranei, apoi suferă modificări conformaționale și îl eliberează de cealaltă parte.
Acest proces este mult mai lent.
Direcția fluxului de ioni ai substanțelor dizolvate prin canal este determinată de un gradient electrochimic. Cu alte cuvinte, metaboliții se deplasează prin canal în direcția energetic favorabilă, adică prin gradientul electrochimic. De exemplu, pentru o celulă de repaus, prezentată schematic în figura de mai jos, există un flux ionic direcționat prin ioni prin canalele Na +, Ca2 +, Cl, iar cel opus, care trece prin canalele K +.
Deoarece alte surse de energie. cu excepția gradientului electrochimic, în acest caz nu este utilizat, atunci acest tip de transport este numit pasiv. Proteinele ductile asigură o viteză mare de transport. Astfel, pentru canalele de ioni, rata este de 108 în 1 s, care este aproape de viteza maximă de difuzie a ionilor în mediul apos.
Proteinele membranare de transport controlează diferite funcții celulare, cu participarea mecanismului porții. Acest mecanism se bazează pe inducerea modificărilor conformaționale ale proteinei ca răspuns la efectul unui anumit stimul. Aceste modificări duc la deschiderea sau închiderea canalului. De exemplu, deschiderea și închiderea canalelor ionice pot fi reglate de liganzi, magnitudinea potențialului electric, efectele mecanice sau de temperatură. Activarea canalelor poate apărea foarte repede, ceea ce le face un instrument ideal pentru procesarea semnalelor intrate în celulă.
De exemplu, transmiterea unui impuls nervos depinde de sarcina electrică care este creată de canalul ionic din membrană. Canalele joacă, de asemenea, un rol important în reglarea volumului celular și a pH-ului intracelular, în transportul sărurilor și al apei prin celulele epiteliale, în acidificarea organelurilor intracelulare și în semnalizarea extracelulară.
Transportatorii sunt împărțiți în trei tipuri, fiecare realizând unul dintre tipurile de transfer: uniport, simport sau antiport.
Se indică direcția gradientului electrochimic prin membrană.
În funcție de tipul de proteină transportoare, transportul poate avea loc fie în direcția gradientului (de la concentrație înaltă la scăzută), fie împotriva acestuia.
Atunci când se transportă substraturi împotriva unui gradient de concentrație, proteinele purtătoare utilizează energia liberă a gradientului electrochimic, ATP sau a altor surse. Pe măsură ce consumă energie, procesul se numește transport activ. Vectorii de proteine sunt împărțiți în două grupuri, transportoare și pompe.
Pentru transportul substraturilor prin membrană, transportoarele utilizează energia gradientului electrochimic. Ele sunt împărțite în uniporters, symporter (sau co-porters) și antiportanti (schimbătoare). Pentru transportul metabolic dependent de energie, pompele cu membrană utilizează energie, de exemplu, eliberată prin hidroliza ATP. În comparație cu proteinele canalelor, purtătorii sunt caracterizați printr-o viteză de transport mai mică, de ordinul a 1000 molecule pe secundă.
Există două tipuri de transport activ. primar și secundar. Purtătorii de proteine care efectuează transportul activ primar utilizează ATP ca sursă de energie și metaboliți de transport împotriva unui gradient electrochimic. Astfel, ele ajută la menținerea unui gradient în concentrația de metaboliți pe ambele părți ale membranelor celulare. Ca2 + -ATPaza și Na + / K + -ATPaza sunt exemple tipice de pompe de transport care controlează procesul de transport activ principal.
Se transferă proteine. care participă la transportul activ secundar, nu utilizează direct energia ATP. În schimb, ele utilizează energia liberă a gradientului electrochimic, care provine din transportul activ primar. Transportul activ secundar are loc cu participarea unor simpatizanți și antiportanți. Mecanismele de transport al metaboliților sunt prezentate în figura de mai jos.
În celulă, toate tipurile de proteine de transport ale membranei sunt canale. transportoarele și pompele funcționează împreună. Astfel, activitatea oricărui tip de proteină de transport depinde de munca altora. În acest capitol vom examina câteva exemple de astfel de interacțiuni ale proteinelor de transport. De exemplu, gradientul de ioni de pe ambele părți ale membranei este susținut de interacțiuni complexe între diferite tipuri de proteine de transport. Pentru funcționarea corectă a celulelor epiteliale, de exemplu, rinichii, mucoasa intestinală și plămânii, au loc procese de transport care implică diferiți ioni și metaboliți. Vom analiza, de asemenea, rolul întreruperilor transportului în dezvoltarea diferitelor boli.
