Kantajaproteiini

Kantajaproteiini on eräänlainen solukalvoproteiini, joka helpottaa aineiden diffuusiota ja aktiivista kuljetusta solusta tai soluun. Kantajaproteiinit ovat vastuussa sokerien, aminohappojen ja nukleosidien diffuusiosta. Ne ovat myös proteiineja, jotka ottavat glukoosimolekyylit ja kuljettavat niitä ja muita molekyylejä (esim. Suoloja, aminohappoja jne.) Solun sisällä. Esimerkiksi kantajaproteiineilla, kuten solukalvoon upotetuilla integroiduilla transmembraaniproteiineilla, olisi suuri affiniteetti solun ulkopinnalla oleviin spesifisiin aineisiin ja seuraavaksi ne konformaattisesti muuttuisivat helpottaakseen näiden aineiden kulkeutumista solun sisäosaan membraanipuomien yli .

Kantajaproteiinin määritelmä

Biologiassa kantajaproteiini on proteiinityyppi, joka kuljettaa tiettyä ainetta läpi solunsisäisissä osastoissa, solunulkoiseen nesteeseen tai solujen poikki toisin kuin kanavan proteiinit, joka on toinen kalvonsiirtoproteiineja, jotka ovat vähemmän selektiivisiä molekyylin kuljettamisessa. Muiden membraanikuljetusproteiinien tapaan kantajaproteiinit sijaitsevat kaksoiskerroksisissa lipidisoluissa, kuten solukalvoissa, mitokondrioissa ja kloroplasteissa.

Kantajat vs. kanavanmuodostajat

Kantajaproteiinit ovat kalvonsiirtoproteiineja yhdessä kanavan proteiineja. Membraanin kuljetusproteiineina ne sijaitsevat biologisissa kalvoissa ja niiden ensisijainen tehtävä on siirtää molekyylejä paikasta toiseen. Nämä kuljettajat eroavat toisistaan tietyissä asioissa. Kanavaproteiinit, kuten niiden nimi viittaa, muodostavat ”kanavan”, joka toimii kulkuteenä molekyylien läpi. Ne sijaitsevat tukevasti ja pysyvästi plasmamembraanissa, ja niiden hydrofobiset domeenit ovat vuorovaikutuksessa kalvon lipidien kanssa. Kanavia, jotka pysyvät avoimina sekä solun sisä- että ulkopuolelle, kutsutaan huokosiksi. Aquaporin on esimerkki solukalvossa olevasta kanavaproteiinista, joka antaa vesimolekyylien virrata läpi. Päinvastoin kantajaproteiinit eivät muodosta kanavia. Niillä on pikemminkin sitoutumiskohtia, joista molekyylit voivat sitoutua. Sitten he kuljettavat molekyylejä kohti määränpäähänsä, eli kalvon sisä- tai ulkopintaa. Sitoutumiskohdat osoittavat, että kantajaproteiinit ovat valikoivampia molekyyleille, joita ne kuljettavat. Lisäksi ne eivät ole samanaikaisesti avoimia sekä solun sisä- että ulkopuolelle, toisin kuin tietyt kanavaproteiinit, erityisesti poriinit, jotka ovat auki molemmilta puolilta samanaikaisesti. Siten, toisin kuin poriinikanavat, kantajaproteiinit pystyvät kuljettamaan molekyylejä pitoisuusgradienttiaan vastaan, kuten aktiivisessa kuljetuksessa.

Kantajaproteiinien tyypit

Kantajaproteiinit, jotka ovat mukana aktiivisessa kuljetuksessa molekyylejä tai aineita voidaan luokitella niiden kulkeutumisaktiivisuuden perusteella, jossa ne ovat. Kantaja-välitteiseen diffuusioon osallistuvat kantajaproteiinit ovat niitä, joita ohjaa pitoisuusgradientti eikä ATP-hydrolyysi. Ne kuljettavat molekyylejä korkean konsentraation alueelta matalan konsentraation alueelle. Esimerkkejä ovat kantajaproteiinit, jotka osallistuvat sokerien, aminohappojen ja nukleosidien helpotettuun diffuusioon useimpien solujen solukalvojen läpi. (Viite 1)

Kantajaproteiinit, jotka kuljettavat molekyylejä pitoisuusgradienttia vastaan, käyttävät huomattavaa energiaa. Energialähteestä riippuen kantajaproteiinit voidaan luokitella (1) ATP-ohjattaviksi, (2) sähkökemiallisiksi potentiaalivetoisiksi tai (3) kevyiksi. ATP-ohjatut kantajaproteiinit ovat niitä, jotka vaativat ATP: tä molekyylien kuljettamiseen, kun taas sähkökemiallisen potentiaalin ohjaamat proteiinit ovat sähkökemiallisen potentiaalin polttoaineena. Valokäyttöiset pumput ovat pumppuja, joita käyttävät fotonit. Nämä pumput löytyvät yleisesti bakteerisoluista. (Viite 2) Kaksi ensimmäistä kuvataan tarkemmin alla.

ATP-pohjaiset kantajaproteiinit

ATP-ohjaavat kantajaproteiinit ovat niitä, jotka edellyttävät ATP-kytkentää molekyylien siirtämiseksi. Erityinen kantajaesimerkki, joka on ATP-ajettu, on natrium-kaliumpumppu eläinsolujen plasmamembraanissa. Pumppu sitoutuu erityisesti natrium- ja kaliumioneihin. Ylläpitämiseksi] tämä pumppu ylläpitää sopivia tasoja tällaisia ioneja.Tätä varten pumppu siirtää aktiivisesti 3 natriumionia (Na +) solun sisäpuolelta ja korvaa ne sitten 2 kaliumionilla (K +) ulkopuolelta jokaiselle käyttämälle ATP-molekyylille. Tätä aktiivisen liikenteen muotoa, jossa kemiallinen energia (ATP) ruokkii prosessia, kutsutaan ensisijaiseksi aktiiviseksi kuljetukseksi.

Sähkökemialliset potentiaalivetoiset kantajaproteiinit

Elektrokemialliset potentiaalivetoiset kantajaproteiinit ovat niitä, joissa sähkökemiallinen potentiaaligradientti ruokkii niiden kuljetusaktiivisuutta. Tätä aktiivisen kuljetuksen muotoa kutsutaan toissijaiseksi aktiiviseksi kuljetukseksi. Sitä kutsutaan myös kytketyksi kuljetukseksi, koska kahta molekyyliä kuljetetaan samanaikaisesti kalvon läpi. Jos kantajaproteiini kuljettaa kahta molekyyliä samaan suuntaan, sitä kutsutaan symporteriksi. Jos kantajaproteiini siirtää kahta molekyyliä vastakkaisiin suuntiin, sitä kutsutaan antiporteriksi. Kuitenkin jotkut kantajat kuljettavat yhden molekyylin kalvon yhdeltä puolelta toiselle. Heitä kutsutaan uniportereiksi. Etsi kolmen tyyppisten porttikaavioiden kaavamaiset näkymät kaaviosta, joka kuvaa tämän sisällön kolmea kantoaaltovälitteisen kuljetuksen muotoa.

Kantajaproteiinien toiminnot

Kantajaproteiinit ovat mukana sekä passiivisissa että aktiivisissa biologisten kuljetusprosessien tyypit. Passiivisessa kuljetuksessa molekyylit kulkeutuvat alamäkeen, ts. Suuremmasta pienempään pitoisuuteen. Kahden alueen välisten pitoisuuksien ero luo pitoisuusgradientin, joka riittää käynnistämään passiivisen kuljetuksen. Solukalvon lipidi-kaksikerroksisen luonteen vuoksi kaikki molekyylit eivät kuitenkaan voi liikkua ulos tai soluun pitoisuusgradienttinsa mukaisesti. Polaarimolekyylit ja -ionit eivät voi diffundoitua helposti kalvon läpi. He tarvitsevat kalvonsiirtoproteiineja, kuten kantajat, niiden kuljetuksen helpottamiseksi. Jos prosessissa hyödynnetään kantajaproteiinia, molekyyli ”ottaa paikan” kantajaproteiinille kalvon yhdeltä puolelta ja kuljettaa sitten toiselle puolelle vapautumista varten. Tämä diffuusion muoto (tai passiivinen kuljetus), joka membraaniproteiinin käyttöä pitoisuusgradientin alaspäin siirtämiseen kutsutaan helpotetuksi diffuusioksi.

Vaikka jotkut kalvoproteiinit eivät kykene aktiiviseen kuljetukseen, kantajaproteiinit mahdollistavat aktiivisen kuljetuksen. Kantajaproteiineihin sitoutuneet molekyylit voivat liikkua ylämäkeen, Tätä siirtomuotoa kutsutaan aktiiviseksi kuljetukseksi, jossa molekyylit liikkuvat pitoisuusgradienttia vastaan, eli suuntaan, johon ne tyypillisesti eivät menisi, koska alue on jo keskittynyt. , prosessin polttoaineeksi tarvitaan energialähde (esim. ATP) .Näitä tapahtuu Na +: n ja K +: n ja myös NADH: n aktiivisen kuljetuksen aikana, kun se siirtää protoneja sisäisen mitokondonin läpi riaalikalvo, jossa ATP on kytketty niiden kulkeutumiseen.

Kuljetusmekanismi

Sekä passiivisessa että aktiivisessa kuljetuksessa kantajaproteiinit siirtävät molekyylejä sitoutumalla viimeksi mainittuun ja muuttavat sitten konformaatiomuutosta. Ne muuttavat muotoa, kun ne kuljettavat molekyylejä kalvon yhdeltä puolelta toiselle. Aktiivisessa liikenteessä tarvitaan kuitenkin kemiallista energiaa. ATP-hydrolyysin kautta energia vapautuu, kun ATPaasit katalysoivat ATP: n hajoamisen ADP: ksi. Yhden epäorgaanisen fosfaatin vapautuminen ATP: stä aiheuttaa samanaikaisen energian vapautumisen. Kaikkia aktiivisia kuljetusprosesseja ei syötetä suoralla ATP-kytkennällä. Toinen aktiivisen kuljetuksen muoto käyttää sähkökemiallista gradienttia ATP: n sijasta. Esimerkiksi passiivisesti liikkuvat kationit tuottavat entropian, joka voi ruokkia toisen ioniryhmän aktiivista kuljetusta.

Esimerkkejä kantajaproteiineista

Glukoosikuljettimet

Eläinsolujen solukalvossa olevat ”glukoosikuljettimet” ottavat glukoosimolekyylit käyttämättä ATP: tä, kun solussa on vähemmän glukoosia kuin sen ulkopuolella.Glukoosi on tärkeä biomolekyyli, koska se toimii energialähteenä. Ihmissoluissa on 14 glukoosin kuljettajaa. Ne ovat yksiosaisia, sitoutuvat erityisesti glukoosimolekyyleihin ja kuljettavat niitä. Esimerkiksi GLUT1 on glukoosinkuljettaja, joka ilmentyy melkein kaikissa solutyypeissä. Aikuisilla se ilmaistaan korkeimmalla tasolla punasoluissa.

Natrium-kaliumpumppu (Na + / K + -pumppu)

Na + / K + -pumppu on antiporter. Siinä on sitoutumiskohtia Na + -ioneille ja K + -ioneille. Koska näiden ionien liike on vastoin niiden pitoisuusgradientteja, pumppu vaatii energialähteen. Siten se sitoutuu ATP: hen hydrolysoidakseen sen ADP: hen aiheuttaen siten energian vapautumisen. Pumppu käyttää tätä energiaa muodonsa muuttamiseen. Konformaation muutoksen jälkeen ionit irtoavat pumpusta, mutta vapautuvat vastakkaisiin suuntiin. Na + -ionit pumpataan pois, kun taas K + -ionit pumpataan soluun. Na + / K + -pumpun toiminta on ratkaisevan tärkeää, koska se osallistuu hermoimpulssien välittämiseen ja solukalvopotentiaalin ylläpitämiseen. Ilman riittävästi K + -ioneja motoristen hermosolujen toiminta ja sen jälkeen kohdelihakset voivat häiriintyä.

Glukoosi-natrium-kuljetusproteiinit

Glukoosi-natrium-kuljetusproteiinit ovat symporttikantajaproteiineja, jotka kuljettaa glukoosia aktiivisesti. Kun solussa on paljon glukoosia sisällä ja silti se haluaa silti ottaa enemmän, se käyttää glukoosi-natrium-kuljettajaa. Tällä kuljettajalla on sitoutumiskohtia glukoosille ja kahdelle Na + -ionille. Koska solussa on aluksi vähemmän Na + -ioneja, Na + -ionit diffundoituvat passiivisesti. Tämän seurauksena syntyy sähkökemiallinen potentiaaligradientti, joka ajaa kuljettajaa siirtämään glukoosimolekyylin aktiivisesti soluun.

UKK

Onko kantajaproteiini kuljetusproteiini?
Kantajaproteiini on eräänlainen proteiini kalvon kuljetusproteiini. Toinen pääkalvon kuljetusproteiinin tyyppi on kanavaproteiini. Yksi tapa erottaa kantajaproteiini kanavaproteiinista on sen sitoutumiskohta, joka valitsee molekyylit kuljetettavaksi. Kun molekyyli tai liuenneen aine sitoutuu tähän kohtaan, kantajaproteiini siirtää ne membraanin toiselle puolelle. Jotkut kantajat tarvitsevat energialähteen (esim. ATP tai sähkökemiallisen potentiaaligradientin) tai fotonin kannustamaan kantajaa muuttamaan sen muotoa, mikä johtaa sitoutuneen molekyylin tai liuenneen aineen vapautumiseen.

Mitä se tarkoittaa tyydyttyvä kantajaproteiini?
Kantajaproteiini on tyydyttynyt, kun kaikki sen sitoutumiskohdat ovat varattuja. Näin ollen kuljetusnopeus on suurin. Siirtonopeus, jota kutsutaan nimellä Vmax, rajaa tietyn kantoaallon ominaisuuden, joka heijastaa nopeutta, jolla se voi muuttua kahden konformaatiotilansa välillä. Kun siirtonopeus on puolet maksimiarvostaan, tietyn kuljettajan sitoutumisvakio sen liuenneelle aineelle (Km) on yhtä suuri kuin liuenneen aineen pitoisuus. (Viite 2)

Liittyvät termit

• Asyylikantajaproteiini
• Laktoosikantajaproteiini

Katso myös

• Helpottaa leviämistä
• Aktiivinen kuljetus