Protéine porteuse

La protéine porteuse est un type de protéine membranaire cellulaire impliquée dans la diffusion facilitée et le transport actif de substances hors ou dans la cellule. Les protéines porteuses sont responsables de la diffusion des sucres, des acides aminés et des nucléosides. Ce sont également les protéines qui absorbent les molécules de glucose et les transportent ainsi que dautres molécules (ex. Sels, acides aminés, etc.) à lintérieur de la cellule. Par exemple, les protéines porteuses telles que les protéines transmembranaires intégrales intégrées dans la membrane cellulaire auraient une forte affinité pour des substances spécifiques à lextérieur de la cellule et subiraient ensuite un changement de conformation pour faciliter le passage de ces substances à lintérieur de la cellule à travers les barrières membranaires .

Définition de la protéine porteuse

En biologie, une protéine porteuse est un type de protéine qui transporte une substance spécifique à travers compartiments intracellulaires, dans le fluide extracellulaire, ou à travers les cellules par opposition aux protéines de canal, qui est une autre protéine de transport membranaire, qui sont moins sélectives dans le transport de la molécule. À linstar dautres protéines de transport membranaire, les protéines porteuses sont situées dans les structures cellulaires lipidiques bicouches, telles que les membranes cellulaires, les mitochondries et les chloroplastes.

Porteurs contre formateurs de canaux

Les protéines porteuses sont des protéines de transport membranaire avec le protéines de canal. En tant que protéines de transport membranaire, elles sont situées dans les membranes biologiques et leur fonction principale est de déplacer des molécules dun site à un autre. Ces transporteurs diffèrent cependant sur certains aspects. Les protéines de canal, comme leur nom lindique, forment un «canal» qui sert de voie de passage pour les molécules. Ils sont fermement et en permanence situés dans la membrane plasmique, leurs domaines hydrophobes interagissant avec les lipides de la membrane. Les canaux qui restent ouverts à la fois à lintérieur et à lextérieur de la cellule sont appelés pores. Laquaporine est un exemple de protéine de canal dans la membrane cellulaire qui permet aux molécules deau de sécouler. Inversement, les protéines porteuses ne forment pas de canaux. Au contraire, ils ont des sites de liaison à partir desquels les molécules peuvent se lier. Ensuite, ils transportent les molécules vers leur destination, cest-à-dire lintérieur ou lextérieur de la membrane. Le fait davoir des sites de liaison indique que les protéines porteuses sont plus sélectives vis-à-vis des molécules quelles transportent. De plus, elles ne sont pas simultanément ouvertes à la fois vers lintérieur et vers lextérieur de la cellule contrairement à certaines protéines de canal, en particulier les porines, qui sont ouvertes des deux côtés en même temps. Ainsi, contrairement aux canaux porines, les protéines porteuses sont capables de transporter des molécules contre leur gradient de concentration, comme dans le transport actif.

Types de protéines porteuses

Protéines porteuses impliquées dans le transport actif des molécules ou des substances peuvent être classées en fonction de lactivité de transport dans laquelle elles se trouvent. Les protéines porteuses impliquées dans la diffusion médiée par le support sont celles qui sont entraînées par un gradient de concentration et non par lhydrolyse de lATP. Ils transportent des molécules dune zone de forte concentration à une zone de faible concentration. Des exemples sont des protéines porteuses impliquées dans la diffusion facilitée des sucres, des acides aminés et des nucléosides à travers les membranes cellulaires de la plupart des cellules. (Réf. 1)

Les protéines porteuses qui transportent les molécules contre le gradient de concentration sont celles qui utilisent une énergie substantielle. En fonction de la source dénergie, les protéines porteuses peuvent être classées comme (1) pilotées par lATP, (2) pilotées par le potentiel électrochimique ou (3) pilotées par la lumière. Les protéines porteuses pilotées par lATP sont celles qui nécessitent lATP pour transporter des molécules, tandis que les protéines pilotées par le potentiel électrochimique sont celles alimentées par le potentiel électrochimique. Les pompes à lumière sont des pompes qui sont entraînées par des photons. Ces pompes se trouvent couramment dans les cellules bactériennes. (Réf.2) Les deux premiers sont décrits plus en détail ci-dessous.

Protéines porteuses pilotées par lATP

Les protéines porteuses pilotées par lATP sont celles qui nécessitent un couplage ATP pour déplacer les molécules. Un exemple de support spécifique qui est piloté par lATP est la pompe sodium-potassium dans la membrane plasmique des cellules animales. La pompe se lie spécifiquement aux ions sodium et potassium. Afin de maintenir], cette pompe maintient des niveaux appropriés de tels ions.Pour ce faire, la pompe déplace activement 3 ions sodium (Na +) de lintérieur dune cellule puis les remplace par 2 ions potassium (K +) de lextérieur pour chaque molécule dATP quelle utilise. Cette forme de transport actif dans laquelle lénergie chimique (ATP) alimente le processus est appelée transport actif primaire.

Protéines porteuses électrochimiques pilotées par le potentiel

Les protéines porteuses à potentiel électrochimique sont celles dans lesquelles un gradient de potentiel électrochimique alimente leur activité de transport. Cette forme de transport actif est appelée transport actif secondaire. Il est également appelé transport couplé car deux molécules sont transportées simultanément à travers une membrane. Si la protéine porteuse transporte deux molécules dans le même sens, on parle de symporteur. Si la protéine porteuse déplace deux molécules dans des directions opposées, on lappelle un antiporteur. Néanmoins, certains porteurs transportent une seule molécule dun côté de la membrane à lautre. Ils sont appelés uniporters. Pour les vues schématiques des trois types de porteurs, recherchez le diagramme illustrant les trois formes de transport par transporteur dans ce contenu.

Fonctions des protéines porteuses

Les protéines porteuses sont impliquées à la fois dans le passif et lactif types de processus de transport biologique. Dans le transport passif, les molécules sont transportées en descente, cest-à-dire dune concentration supérieure à une concentration inférieure. La différence de concentrations entre deux régions crée un gradient de concentration suffisant pour déclencher un transport passif. Cependant, en raison de la nature lipidique bicouche de la membrane cellulaire, toutes les molécules ne pourront pas sortir ou pénétrer dans la cellule en fonction de leur gradient de concentration. Les molécules polaires et les ions ne peuvent pas se diffuser facilement à travers la membrane. Ils ont besoin de protéines de transport membranaire, comme les transporteurs, pour faciliter leur transport. Si une protéine porteuse est utilisée dans le processus, la molécule «prend place» sur la protéine porteuse dun côté de la membrane, puis transportée de lautre côté pour être libérée. Cette forme de diffusion (ou de transport passif) qui fait lutilisation dune protéine membranaire pour le transport vers le bas du gradient de concentration est appelée diffusion facilitée.

Alors que certaines protéines membranaires ne sont pas capables de transport actif, les protéines porteuses permettent un transport actif. Les molécules liées aux protéines porteuses peuvent se déplacer vers le haut, cest-à-dire de la zone de concentration la plus faible à la zone de concentration la plus élevée. Cette forme de transport est appelée transport actif où les molécules se déplacent contre le gradient de concentration, cest-à-dire vers la direction dans laquelle elles niraient généralement pas car la zone est déjà concentrée. , une source dénergie (par exemple lATP) est nécessaire pour alimenter le processus. Cest ce qui se produit pendant le transport actif de Na + et K + et aussi du NADH lorsquil déplace les protons à travers la mitochonde interne membrane riale où lATP est couplé à leur transport.

Mécanisme de transport

Dans le transport passif et actif, les protéines porteuses déplacent des molécules en se liant à ces dernières puis subissent un changement conformationnel. Ils changent de forme en transportant les molécules dun côté de la membrane à lautre. Dans un transport actif cependant, de lénergie chimique est nécessaire. Par lhydrolyse de lATP, de lénergie est libérée lorsque les ATPases catalysent la décomposition de lATP en ADP. La libération dun phosphate inorganique de lATP entraîne également la libération concomitante de lénergie. Tous les processus de transport actif ne sont pas alimentés par un couplage ATP direct. Une autre forme de transport actif utilise un gradient électrochimique plutôt que lATP. Par exemple, les cations se déplaçant passivement généreront une entropie qui peut alimenter le transport actif dun autre groupe dions.

Exemples de protéines porteuses

Transporteurs de glucose

Les «transporteurs de glucose» dans la membrane cellulaire des cellules animales absorbent les molécules de glucose sans utiliser dATP lorsque la cellule contient moins de glucose que lextérieur.Le glucose est une biomolécule vitale car il sert de source dénergie. Dans les cellules humaines, il existe 14 transporteurs de glucose. Ils sont uniporter, se liant spécifiquement aux molécules de glucose et les transportant. GLUT1, par exemple, est un transporteur de glucose exprimé dans presque tous les types de cellules. Chez les adultes, il est exprimé au plus haut niveau dans les globules rouges.

Pompe sodium-potassium (pompe Na + / K +)

La pompe Na + / K + est un antiporteur. Il possède des sites de liaison pour les ions Na + et les ions K +. Le mouvement de ces ions étant à lencontre de leurs gradients de concentration, la pompe nécessite une source dénergie. Ainsi, il se lie à lATP pour lhydrolyser en ADP, provoquant ainsi la libération dénergie. La pompe utilise cette énergie pour modifier sa forme. Après un changement de conformation, les ions se dissocient de la pompe mais sont libérés dans des directions opposées. Les ions Na + sont pompés tandis que les ions K + sont pompés dans la cellule. La fonction de la pompe Na + / K + est cruciale car elle est impliquée dans la transmission de linflux nerveux et le maintien du potentiel de la membrane cellulaire. Sans assez dions K +, la fonction des motoneurones peut être perturbée, et par la suite, les muscles cibles.

Protéines de transport glucose-sodium

Les protéines de transport glucose-sodium sont des protéines porteuses de symport qui transporter activement le glucose. Lorsque la cellule contient beaucoup de glucose et veut encore en absorber davantage, elle utilise un transporteur glucose-sodium. Ce transporteur a des sites de liaison pour le glucose et deux ions Na +. Puisque la cellule a initialement moins dions Na +, les ions Na + diffusent passivement. Par conséquent, un gradient de potentiel électrochimique est généré et cela pousse le transporteur à déplacer activement la molécule de glucose dans la cellule.

FAQ

Une protéine porteuse est-elle une protéine de transport?
Une protéine porteuse est un type de protéine de transport membranaire. Un autre type majeur de protéine de transport membranaire est une protéine de canal. Une façon de distinguer une protéine porteuse dune protéine de canal est son site de liaison qui sélectionne les molécules à transporter. Lorsquune molécule ou un soluté se lie à ce site, la protéine porteuse les déplace de lautre côté de la membrane. Certains porteurs auront besoin dune source dénergie (par exemple ATP ou gradient de potentiel électrochimique) ou dun photon pour inciter le porteur à modifier sa forme entraînant la libération de la molécule liée ou dun soluté.

Quest-ce que cela signifie pour une protéine porteuse à saturer?
Une protéine porteuse est saturée lorsque tous ses sites de liaison sont occupés. Par conséquent, le taux de transport sera maximal. Appelé Vmax, le taux de transport délimite une propriété du transporteur spécifique qui reflète le taux auquel il peut changer entre ses deux états conformationnels. Lorsque la vitesse de transport est la moitié de sa valeur maximale, la constante de liaison dun transporteur particulier pour son soluté (Km) sera égale à la concentration de soluté. (Réf. 2)

Termes associés

• Acyl carrier protein
• Lactose carrier protein

Voir aussi

• Diffusion facilitée
• Transport actif