Hordozófehérje

A hordozófehérje egyfajta sejtmembránfehérje, amely részt vesz az anyagok könnyebb diffúziójában és aktív transzportjában a sejtből vagy a sejtbe. A hordozófehérjék felelősek a cukrok, aminosavak és nukleozidok diffúziójáért. Ezek azok a fehérjék is, amelyek felveszik a glükózmolekulákat, és azokat és más molekulákat (pl. Sókat, aminosavakat stb.) Szállítanak a sejtben. Például a hordozófehérjék, mint például a sejthártyába ágyazott integrált transzmembránfehérjék, nagy affinitással rendelkeznek a sejt külső részén található specifikus anyagok iránt, és ezután konformációs változáson mennek keresztül, hogy megkönnyítsék ezen anyagok átjutását a sejt belsejébe a membrángátakon .

intracelluláris rekeszekbe, az extracelluláris folyadékba vagy a sejteken át, szemben a csatornaproteinekkel, amelyek egy másik membránszállító fehérjék, amelyek kevésbé szelektívek a molekulát szállító molekulákban. A többi membrántranszportfehérjéhez hasonlóan a hordozófehérjék is a kétrétegű lipidsejt-szerkezetekben, például a sejtmembránokban, a mitokondriumokban és a kloroplasztokban találhatók.

Hordozók vs. csatornaképzők

A hordozófehérjék membrántranszportfehérjék, valamint csatornafehérjék. Membrántranszportfehérjékként a biológiai membránokban helyezkednek el, és elsődleges funkciójuk a molekulák egyik helyről a másikra történő elmozdítása. Ezek a szállítóeszközök bizonyos szempontok szerint különböznek egymástól. A csatornafehérjék, nevükből következően, egy „csatornát” alkotnak, amely a molekulák átjáróként szolgál. Szilárdan és tartósan a plazmamembránban helyezkednek el, hidrofób doménjeik kölcsönhatásba lépnek a membrán lipidjeivel. Azokat a csatornákat, amelyek nyitottak maradnak a sejt belseje és külseje felé, pórusoknak nevezzük. Az Aquaporin egy példa arra, hogy a sejtmembránban olyan csatornafehérje van, amely lehetővé teszi a vízmolekulák átáramlását. Ezzel szemben a hordozófehérjék nem képeznek csatornákat. Inkább vannak kötési helyeik, ahonnan a molekulák meg tudnak kötődni. Ezután a molekulákat a rendeltetési helyük felé, azaz a membrán belseje vagy külseje felé terelik. A kötőhelyek azt jelzik, hogy a hordozófehérjék szelektívebbek az általuk szállított molekulákkal szemben. Ezenkívül nem nyitottak egyszerre a sejt belseje és külseje felé, ellentétben bizonyos csatornafehérjékkel, pontosabban a porinokkal, amelyek mindkét oldalon egyszerre nyitottak. Így a porin csatornákkal ellentétben a hordozófehérjék képesek a molekulákat a koncentrációgradiensük ellen szállítani, mint az aktív transzportnál.

A hordozófehérjék típusai

Az aktív transzportban résztvevő hordozófehérjék A molekulák vagy anyagok csoportosíthatók azon transzportaktivitás alapján, amelyben vannak. A hordozó által közvetített diffúzióban szerepet játszó hordozó fehérjék azok, amelyeket a koncentráció gradiens vezérel, és nem az ATP hidrolízis. A molekulákat magas koncentrációjú területről alacsony koncentrációjú területre szállítják. Példaként említhetők olyan hordozófehérjék, amelyek részt vesznek a cukrok, aminosavak és nukleozidok megkönnyített diffúziójában a legtöbb sejt sejtmembránján. (1. hivatkozás)

A molekulákat a koncentrációgradienssel szemben szállító hordozófehérjék jelentős energiát használnak fel. Az energiaforrástól függően a hordozófehérjék (1) ATP-vezérelt, (2) elektrokémiai potenciál-vezérelt vagy (3) fény-vezérelt kategóriákba sorolhatók. Az ATP-vezérelt hordozófehérjék azok, amelyekhez ATP-re van szükség a molekulák szállításához, míg az elektrokémiai potenciál-vezérelt fehérjék az elektrokémiai potenciál által táplált fehérjék. A könnyű meghajtású szivattyúk fotonok által hajtott szivattyúk. Ezek a szivattyúk általában megtalálhatók a baktériumsejtekben. (2. hivatkozás) Az első kettőt az alábbiakban részletesen ismertetjük.

ATP-vezérelt hordozófehérjék

Az ATP-vezérelt hordozófehérjék azok, amelyekhez ATP-csatolás szükséges a molekulák mozgatásához. Specifikus hordozó, amely ATP-vezérelt, az állati sejtek plazmamembránjában lévő nátrium-kálium szivattyú. A szivattyú specifikusan kötődik a nátrium- és káliumionokhoz. A fenntartás érdekében] ez a szivattyú fenntartja az ilyen ionok megfelelő szintjét.Ehhez a szivattyú aktívan 3 nátrium-iont (Na +) mozgat a sejt belsejéből, majd kívülről 2 kálium-ionral (K +) helyettesíti mindegyik általa használt ATP-molekulát. Az aktív transzportnak ezt a formáját, ahol a kémiai energia (ATP) táplálja a folyamatot, primer aktív transzportnak nevezzük.

Elektrokémiai potenciálvezérelt hordozófehérjék

Az elektrokémiai potenciálvezérelt hordozófehérjék azok, amelyekben egy elektrokémiai potenciálgradiens táplálja transzportaktivitásukat. Az aktív szállítás ezen formáját másodlagos aktív szállításnak nevezzük. Csatolt transzportnak is nevezik, mert két molekula egyidejűleg szállítódik át egy membránon. Ha a hordozófehérje két molekulát hordoz ugyanabba az irányba, akkor szimporternek nevezzük. Ha a hordozófehérje két molekulát ellentétes irányba mozgat, akkor antiporternek nevezzük. Ennek ellenére néhány hordozó egyetlen molekulát szállít a membrán egyik oldaláról a másikra. Uniportersnek hívják őket. A három típusú hordozó sematikus nézeteihez keresse meg a hordozó által közvetített szállítás három formáját ábrázoló diagramot ebben a tartalomban.

A hordozófehérjék funkciói

A hordozófehérjék mind a passzív, mind az aktívban részt vesznek a biológiai transzportfolyamatok típusai. A passzív szállítás során a molekulák lefelé, azaz magasabb és alacsonyabb koncentrációig szállnak. A két régió közötti koncentrációk közötti különbség olyan koncentrációgradientumot hoz létre, amely elegendő a passzív szállítás kiváltásához. A sejtmembrán lipid-kétrétegű jellege miatt azonban nem minden molekula lesz képes a koncentrációgradiensüknek megfelelően kimozdulni vagy a sejtbe bejutni. A poláris molekulák és ionok nem tudnak diffundálni a membránon. Szükségük van membránszállító fehérjékre, mint a hordozók, a szállításuk megkönnyítésére. Ha egy hordozófehérjét alkalmazunk a folyamatban, akkor a molekula a membrán egyik oldaláról „helyet foglal” a hordozófehérjén, majd a másik oldalra viszi a felszabadulást. Ez a diffúziós (vagy passzív transzport) forma, amely membránfehérje használatát a koncentrációgradiens lefelé történő transzportjára könnyített diffúziónak nevezzük.

Míg néhány membránfehérje nem képes aktív transzportra, a hordozófehérjék lehetővé teszik az aktív transzportot. A hordozófehérjékhez kötött molekulák felfelé mozoghatnak, jelentése az alacsonyabb koncentrációtól a nagyobb koncentrációjú területig. Ezt a transzportformát aktív transzportnak nevezzük, ahol a molekulák a koncentrációgradienssel szemben mozognak, vagyis abba az irányba, ahová általában nem mennek, mivel a terület már koncentrált. , energiaforrásra (pl. ATP) van szükség a folyamat táplálásához. Ez történik a Na + és K +, valamint a NADH aktív transzportja során, amikor a protonokat a belső mitokondorban mozgatja. rial membrán, ahol az ATP kapcsolódik a transzportjához.

Szállítási mechanizmus

Mind a passzív, mind az aktív transzportban a hordozófehérjék az utóbbihoz kötődve mozgatják a molekulákat, majd konformációs változáson mennek keresztül. Alakot változtatnak, amikor a molekulákat a membrán egyik oldaláról a másikra viszik. Aktív szállítás közben azonban kémiai energiára van szükség. Az ATP hidrolízise révén energia szabadul fel, amikor az ATPázok katalizálják az ATP ADP-bé történő bomlását. Egy szervetlen foszfát felszabadulása az ATP-ből az energia egyidejű felszabadulását is okozza. Nem minden aktív szállítási folyamat táplálkozik közvetlen ATP-kapcsolással. Az aktív transzport másik formája az ATP helyett elektrokémiai gradienst használ. Például a passzívan mozgó kationok entrópiát generálnak, amely elősegítheti egy másik ioncsoport aktív transzportját.

Példák hordozófehérjékre

Glükózszállítók

Az állati sejtek sejtmembránjában lévő „glükóztranszporterek” a glükózmolekulákat veszik fel ATP felhasználása nélkül, ha a sejt kevesebb glükózzal rendelkezik, mint a külseje.A glükóz létfontosságú biomolekula, mivel energiaforrásként szolgál. Az emberi sejtekben 14 glükóz transzporter van. Uniporterek, specifikusan kötődnek és glükózmolekulákat hordoznak. A GLUT1 például egy glükóz transzporter, amely szinte minden sejttípusban expresszálódik. Felnőtteknél a legmagasabb szinten a vörösvértestekben fejeződik ki.

A nátrium-kálium szivattyú (Na + / K + szivattyú)

A Na + / K + szivattyú egy antiporter. Megkötő helyei vannak a Na + -ionok és a K + -ionok számára. Mivel ezeknek az ionoknak a mozgása ellentétes a koncentrációs gradiensükkel, a szivattyúhoz energiaforrásra van szükség. Így az ATP-hez kötődve hidrolizálja az ADP-hez, ezáltal energia felszabadulást okozva. A szivattyú ezt az energiát használja alakjának megváltoztatására. Konformációs változás után az ionok elszakadnak a szivattyútól, de ellentétes irányban szabadulnak fel. A Na + -ionokat a K + -ionok a cellába pumpálják. A Na + / K + szivattyú funkciója döntő fontosságú, mivel részt vesz az idegi impulzusok továbbításában és a sejtmembrán potenciál fenntartásában. Elegendő K + ion nélkül a motoros idegsejtek működése és ezt követően a célizmok megzavaródhatnak. aktívan szállítsa a glükózt. Amikor a sejtben sok a glükóz, és mégis többet akar felszívni, akkor a glükóz-nátrium transzportert használja. Ennek a transzporternek kötőhelyei vannak a glükózhoz és két Na + -ionhoz. Mivel a sejtben kezdetben kevesebb Na + -ion van, a Na + -ionok passzívan diffundálnak. Következésképpen elektrokémiai potenciálgradiens keletkezik, és ez arra ösztönzi a transzportert, hogy a glükózmolekulát aktívan mozgassa a sejtbe. >

GYIK

A hordozófehérje transzportfehérje?
A hordozófehérje egyfajta fehérje membránszállító fehérje. A membrán transzportfehérje másik fő típusa a csatornafehérje. A hordozófehérje és a csatornafehérje megkülönböztetésének egyik módja az a kötőhely, amely kiválasztja a molekulákat a szállításhoz. Amikor egy molekula vagy egy oldott anyag kötődik ehhez a helyhez, a hordozó fehérje a membrán másik oldalára mozgatja őket. Egyes hordozóknak energiaforrásra (pl. ATP vagy elektrokémiai potenciálgradiens) vagy fotonra lesz szükségük, hogy a hordozót arra ösztönözzék, hogy megváltoztassa az alakját, ami a kötött molekula vagy egy oldott anyag felszabadulását eredményezi. telítendő hordozófehérje?
A hordozófehérje akkor telített, ha valamennyi kötési helye elfoglalt. Következésképpen a szállítási sebesség maximális lesz. A Vmax néven említett szállítási sebesség meghatározza az adott hordozó tulajdonságát, amely tükrözi azt a sebességet, amelyen változtatni tud a két konformációs állapota között. Amikor a szállítási sebesség a maximális érték fele, akkor egy adott transzporter kötési állandója az oldott anyaghoz (Km) megegyezik az oldott anyag koncentrációjával. (2. hivatkozás)

Kapcsolódó kifejezések

• Acil hordozó fehérje
• Laktóz hordozó fehérje

Lásd még

• Diffúzió elősegítése
• Aktív szállítás