Bæreprotein

Bæreprotein er en type cellemembranprotein, der er involveret i lettere diffusion og aktiv transport af stoffer ud af eller ind i cellen. Bæreproteiner er ansvarlige for diffusionen af sukker, aminosyrer og nukleosider. De er også de proteiner, der optager glucosemolekyler og transporterer dem og andre molekyler (fx salte, aminosyrer osv.) Inde i cellen. For eksempel ville bærerproteiner, såsom de integrerede transmembranproteiner, der er indlejret i cellemembranen, have en høj affinitet for specifikke stoffer på celleudvendigheden og vil derefter gennemgå en konformationsændring for at lette passage af disse stoffer til celleindretningen over membranbarrierer .

Definition af bærerprotein

I biologi er et bærerprotein en type protein, der transporterer specifikt stof gennem intracellulære rum, ind i den ekstracellulære væske eller på tværs af celler i modsætning til kanalproteiner, som er et andet membrantransportprotein, der er mindre selektive i transportmolekyle. I lighed med andre membrantransportproteiner er bærerproteiner placeret i lipiddobbeltcellestrukturer, såsom cellemembraner, mitokondrier og kloroplaster.

Bærere vs. kanaldannere

Bæreproteiner er membrantransportproteiner sammen med kanalproteiner. Som membrantransportproteiner er de placeret i biologiske membraner, og deres primære funktion er at flytte molekyler fra et sted til et andet. Disse transportører adskiller sig dog i visse aspekter. Kanalproteiner danner, som navnet antyder, en ”kanal”, der fungerer som en passage for molekyler at passere igennem. De er fast og permanent placeret i plasmamembranen, hvor deres hydrofobe domæner interagerer med membranens lipider. Kanaler, der forbliver åbne for både cellens indre og ydre, kaldes porer. Aquaporin er et eksempel på et kanalprotein i cellemembranen, der tillader vandmolekyler at strømme igennem. Omvendt danner bærerproteiner ikke kanaler. Snarere har de bindingssteder, hvorfra molekyler kan binde sig til. Derefter skyller de molekylerne mod deres destination, dvs. membranens indre eller ydre. At have bindingssteder indikerer, at bærerproteiner er mere selektive for de molekyler, de transporterer. Desuden er de ikke samtidigt åbne for både det indre og det ydre af cellen i modsætning til visse kanalproteiner, specifikt poriner, der er åbne på begge sider på samme tid. I modsætning til porinkanaler er bærerproteiner således i stand til at transportere molekyler mod deres koncentrationsgradient som i aktiv transport.

Typer af bærerproteiner

Bæreproteiner, der er involveret i den aktive transport af molekyler eller stoffer kan klassificeres ud fra den transportaktivitet, de er i. Bæreproteiner, der er involveret i bærermedieret diffusion, er dem, der drives af en koncentrationsgradient og ikke af ATP-hydrolyse. De transporterer molekyler fra et område med høj koncentration til et område med lav koncentration. Eksempler er bærerproteiner involveret i den lette diffusion af sukker, aminosyrer og nukleosider over cellemembraner i de fleste celler. (Ref. 1)

Bæreproteiner, der transporterer molekyler mod koncentrationsgradienten, er de, der bruger betydelig energi. Afhængig af energikilden kan bærerproteiner klassificeres som (1) ATP-drevet, (2) elektrokemisk potentialedrevet eller (3) lysdrevet. ATP-drevne bærerproteiner er dem, der kræver ATP til at transportere molekyler, mens elektrokemiske potentialedrevne proteiner er dem, der drives af elektrokemisk potentiale. Lysdrevne pumper er pumper, der drives af fotoner. Disse pumper findes almindeligvis i bakterieceller. (Ref.2) De to første er yderligere beskrevet nedenfor.

ATP-drevne bærerproteiner

ATP-drevne bærerproteiner er dem, der kræver ATP-kobling for at flytte molekyler. Et specifikt bærereksempel, der er ATP-drevet, er natrium-kaliumpumpen i plasmamembranen i dyreceller. Pumpen binder specifikt til natrium- og kaliumionerne. For at opretholde] opretholder denne pumpe passende niveauer af sådanne ioner.For at gøre det bevæger pumpen aktivt 3 natriumioner (Na +) indefra i en celle og erstatter dem derefter med 2 kaliumioner (K +) udefra for hvert ATP-molekyle, den bruger. Denne form for aktiv transport, hvor kemisk energi (ATP) brænder processen, kaldes primær aktiv transport.

Elektrokemiske potentialedrevne bærerproteiner

Elektrokemiske potentialedrevne bærerproteiner er dem, hvor en elektrokemisk potentialgradient brænder deres transportaktivitet. Denne form for aktiv transport kaldes sekundær aktiv transport. Det kaldes også koblet transport, fordi to molekyler transporteres samtidigt over en membran. Hvis bærerproteinet bærer to molekyler i samme retning, kaldes det en symporter. Hvis bærerproteinet bevæger sig to molekyler i modsatte retninger, kaldes det en antiporter. Ikke desto mindre transporterer nogle bærere et enkelt molekyle fra den ene side af membranen til den anden. De kaldes uniporters. For de skematiske visninger af de tre typer bærere, søg efter diagrammet, der viser de tre former for transportørmedieret transport i dette indhold.

Funktioner af bærerproteiner

Bæreproteiner er involveret i både det passive og det aktive typer biologiske transportprocesser. Ved passiv transport transporteres molekyler ned ad bakke, dvs. fra højere til lavere koncentration. Forskellen i koncentrationerne mellem to regioner skaber en koncentrationsgradient, der er nok til at udløse passiv transport. På grund af cellemembranens lipid-dobbeltlag-natur vil ikke alle molekyler imidlertid være i stand til at bevæge sig ud eller ind i cellen i henhold til deres koncentrationsgradient. Polære molekyler og ioner kan ikke let diffundere over membranen. De har brug for membrantransportproteiner, som bærere, for at lette deres transport. Hvis der anvendes et bærerprotein i processen, ”tager molekylet” plads ”på bærerproteinet fra den ene side af membranen og bæres derefter til den anden side for at blive frigivet. Denne form for diffusion (eller passiv transport), der gør brug af et membranprotein til transport nedad i koncentrationsgradienten kaldes faciliteret diffusion.

Selvom nogle membranproteiner ikke er i stand til aktiv transport, tillader bærerproteiner aktiv transport. Molekyler bundet til bærerproteinerne kan bevæge sig op ad bakke, betyder fra området med lavere koncentration til området med højere koncentration. Denne form for transport kaldes aktiv transport, hvor molekyler bevæger sig mod koncentrationsgradienten, dvs. mod den retning, de typisk ikke ville gå til, da området allerede er koncentreret. På grund af dette , er der behov for en energikilde (f.eks. ATP) for at brænde processen. Dette er hvad der sker under den aktive transport af Na + og K + og også af NADH, når den bevæger protoner over den indre mitokond rialmembran, hvor ATP er koblet til deres transport.

Transportmekanisme

I både passiv og aktiv transport bevæger bærerproteiner molekyler ved at binde til sidstnævnte og derefter gennemgå en konformationsændring. De ændrer form, når de bærer molekylerne fra den ene side af membranen til den anden. I en aktiv transport kræves der imidlertid kemisk energi. Ved ATP-hydrolyse frigives energi, når ATPaser katalyserer nedbrydningen af ATP til ADP. Befrielsen af et uorganisk fosfat fra ATP forårsager også samtidig frigivelse af energien. Ikke alle aktive transportprocesser drives af direkte ATP-kobling. En anden form for aktiv transport bruger en elektrokemisk gradient snarere end ATP. For eksempel vil kationer, der bevæger sig passivt, generere entropi, der kan drive den aktive transport af en anden gruppe ioner.

Eksempler på bærerproteiner

Glukosetransportører

”Glukosetransportører” i cellemembranen i dyrecellerne optager glukosemolekyler uden at bruge ATP, når cellen har mindre glukose end ydersiden.Glukose er et vigtigt biomolekyle, da det fungerer som en energikilde. I humane celler er der 14 glukosetransportører. De er uniporter, der specifikt binder til og bærer glukosemolekyler. GLUT1 er for eksempel en glukosetransportør udtrykt i næsten alle celletyper. Hos voksne udtrykkes det på de højeste niveauer i røde blodlegemer.

Natrium-kaliumpumpe (Na + / K + pumpe)

Na + / K + pumpe er en antiporter. Det har bindingssteder for Na + -ioner og K + -ioner. Da bevægelsen af disse ioner er imod deres koncentrationsgradienter, kræver pumpen en energikilde. Således binder det sig til ATP for at hydrolysere det til ADP og derved forårsage frigivelse af energi. Pumpen bruger denne energi til at ændre dens form. Efter konformationsændring adskiller ionerne sig fra pumpen, men frigives i modsatte retninger. Na + -ioner pumpes ud, mens K + -ioner pumpes ind i cellen. Funktionen af Na + / K + pumpen er afgørende, da den er involveret i transmission af nerveimpulser og opretholdelse af cellemembranpotentialet. Uden nok K + -ioner kan funktionen af motoriske neuroner forstyrres, og derefter målmusklerne.

Glukose-natrium transportproteiner

Glukose-natrium transportproteiner er symport bærerproteiner, der transportere glukose aktivt. Når cellen har meget glukose indeni og alligevel stadig vil tage mere op, bruger den glukose-natriumtransporter. Denne transportør har bindingssteder for glucose og to Na + -ioner. Da cellen oprindeligt har mindre Na + -ioner, diffunderer Na + -ionerne passivt. Derfor genereres en elektrokemisk potentialgradient, og dette driver transportøren til at bevæge glukosemolekylet aktivt ind i cellen.

FAQ

Er et bærerprotein et transportprotein?
Et bærerprotein er en type membrantransportprotein. En anden vigtig type membrantransportprotein er et kanalprotein. En måde at skelne et bærerprotein fra et kanalprotein er dets bindingssted, der vælger molekyler, der skal transporteres. Når et molekyle eller et opløst stof binder til dette sted, flytter bærerproteinet dem til den anden side af membranen. Nogle bærere har brug for en energikilde (f.eks. ATP eller elektrokemisk potentialgradient) eller en foton for at tilskynde bæreren til at ændre dens form, hvilket resulterer i frigivelse af det bundne molekyle eller et opløst stof.

Hvad betyder det for et bærerprotein, der skal mættes?
Et bærerprotein er mættet, når alle dets bindingssteder er optaget. Derfor vil transporthastigheden være maksimal. Betegnet Vmax afgrænser transporthastigheden en egenskab for den specifikke transportør, der afspejler den hastighed, hvormed den kan skifte mellem dens to konformationelle tilstande. Når transporthastigheden er halvt af dens maksimale værdi, vil bindingskonstanten for en bestemt transportør for dens opløste stof (Km) være lig med koncentrationen af opløst stof. (Ref. 2)

Relaterede udtryk

• Acylbærerprotein
• Laktose bærerprotein

Se også

• Forenklet diffusion
• Aktiv transport