Proteina vettore

La proteina vettore è un tipo di proteina della membrana cellulare coinvolta nella diffusione facilitata e nel trasporto attivo di sostanze fuori o dentro la cellula. Le proteine vettore sono responsabili della diffusione di zuccheri, amminoacidi e nucleosidi. Sono anche le proteine che assorbono le molecole di glucosio e le trasportano e altre molecole (es. Sali, amminoacidi, ecc.) Allinterno della cellula. Ad esempio, proteine di trasporto come le proteine transmembrana integrali incorporate nella membrana cellulare avrebbero unelevata affinità per sostanze specifiche sullesterno della cellula e subirebbero successivamente un cambiamento conformazionale per facilitare il passaggio di queste sostanze allinterno della cellula attraverso le barriere della membrana .

Definizione di proteina vettore

In biologia, una proteina vettore è un tipo di proteina che trasporta una sostanza specifica attraverso compartimenti intracellulari, nel fluido extracellulare, o attraverso le cellule in contrasto con le proteine del canale, che sono altre proteine di trasporto della membrana, che sono meno selettive nel trasporto della molecola. Analogamente ad altre proteine di trasporto di membrana, le proteine trasportatrici si trovano in strutture cellulari a doppio strato lipidico, come membrane cellulari, mitocondri e cloroplasti.

Carrier vs channel-formers

Le proteine carrier sono proteine di trasporto di membrana insieme al proteine di canale. Come proteine di trasporto della membrana, si trovano nelle membrane biologiche e la loro funzione principale è quella di spostare le molecole da un sito allaltro. Questi trasportatori però differiscono in alcuni aspetti. Le proteine del canale, come suggerisce il nome, formano un “canale” che funge da passaggio per il passaggio delle molecole. Sono saldamente e permanentemente situati nella membrana plasmatica, con i loro domini idrofobici che interagiscono con i lipidi della membrana. I canali che rimangono aperti sia allinterno che allesterno della cella sono indicati come pori. Lacquaporina è un esempio di una proteina canale nella membrana cellulare che consente alle molecole dacqua di fluire attraverso. Al contrario, le proteine di trasporto non formano canali. Piuttosto, hanno siti di legame da cui le molecole possono legarsi. Quindi, spostano le molecole verso la loro destinazione, cioè linterno o lesterno della membrana. La presenza di siti di legame indica che le proteine trasportatrici sono più selettive per le molecole che trasportano. Inoltre, non sono contemporaneamente aperti sia allinterno che allesterno della cellula, a differenza di alcune proteine canale, in particolare le porine, che sono aperte su entrambi i lati contemporaneamente. Pertanto, a differenza dei canali porinici, le proteine trasportatrici sono in grado di trasportare molecole contro il loro gradiente di concentrazione, come nel trasporto attivo.

Tipi di proteine trasportatrici

Proteine trasportatrici coinvolte nel trasporto attivo delle molecole o delle sostanze possono essere classificate in base allattività di trasporto in cui si trovano. Le proteine vettore coinvolte nella diffusione mediata dal vettore sono quelle guidate da un gradiente di concentrazione e non dallidrolisi dellATP. Trasportano le molecole da unarea ad alta concentrazione a unarea a bassa concentrazione. Ne sono un esempio le proteine trasportatrici coinvolte nella diffusione facilitata di zuccheri, amminoacidi e nucleosidi attraverso le membrane cellulari della maggior parte delle cellule. (Rif. 1)

Le proteine vettore che trasportano le molecole contro il gradiente di concentrazione sono quelle che utilizzano energia sostanziale. A seconda della fonte di energia, le proteine di trasporto possono essere classificate come (1) guidate da ATP, (2) guidate dal potenziale elettrochimico o (3) guidate dalla luce. Le proteine trasportatrici guidate dallATP sono quelle che richiedono lATP per trasportare le molecole mentre le proteine guidate dal potenziale elettrochimico sono quelle alimentate dal potenziale elettrochimico. Le pompe azionate dalla luce sono pompe azionate da fotoni. Queste pompe si trovano comunemente nelle cellule batteriche. (Rif.2) I primi due sono ulteriormente descritti di seguito.

Proteine portatrici guidate da ATP

Le proteine portatrici guidate da ATP sono quelle che richiedono laccoppiamento ATP per spostare le molecole. Un esempio di vettore specifico che è azionato dallATP è la pompa sodio-potassio nella membrana plasmatica delle cellule animali. La pompa si lega specificatamente agli ioni sodio e potassio. Per sostenere], questa pompa mantiene livelli appropriati di tali ioni.Per fare ciò, la pompa sposta attivamente 3 ioni sodio (Na +) dallinterno di una cellula e poi li sostituisce con 2 ioni potassio (K +) dallesterno per ogni molecola di ATP che utilizza. Questa forma di trasporto attivo in cui lenergia chimica (ATP) alimenta il processo è chiamata trasporto attivo primario.

Proteine trasportatrici elettrochimiche guidate dal potenziale

Le proteine portatrici elettrochimiche guidate dal potenziale sono quelle in cui un gradiente di potenziale elettrochimico alimenta la loro attività di trasporto. Questa forma di trasporto attivo viene definita trasporto attivo secondario. È anche chiamato trasporto accoppiato perché due molecole vengono trasportate simultaneamente attraverso una membrana. Se la proteina trasportatrice trasporta due molecole nella stessa direzione, si chiama symporter. Se la proteina trasportatrice muove due molecole in direzioni opposte, viene chiamata antiporter. Tuttavia, alcuni portatori trasportano una singola molecola da un lato allaltro della membrana. Sono chiamati uniporter. Per le viste schematiche dei tre tipi di facchini, cerca il diagramma che rappresenta le tre forme di trasporto mediato dal vettore in questo contenuto.

Funzioni di proteine di trasporto

Le proteine di trasporto sono coinvolte sia nel passivo che in quello attivo tipi di processi di trasporto biologico. Nel trasporto passivo, le molecole vengono trasportate in discesa, cioè da una concentrazione più alta a una più bassa. La differenza nelle concentrazioni tra due regioni crea un gradiente di concentrazione sufficiente per attivare il trasporto passivo. Tuttavia, a causa della natura a doppio strato lipidico della membrana cellulare, non tutte le molecole saranno in grado di uscire o entrare nella cellula in base al loro gradiente di concentrazione. Le molecole e gli ioni polari non possono diffondersi facilmente attraverso la membrana. Hanno bisogno di proteine di trasporto di membrana, come i trasportatori, per facilitare il loro trasporto. Se una proteina vettore viene utilizzata nel processo, la molecola “prende posto” sulla proteina vettore da un lato della membrana, e poi trasportata sullaltro lato per essere rilasciata. Questa forma di diffusione (o trasporto passivo) che rende luso di una proteina di membrana per il trasporto lungo il gradiente di concentrazione è chiamato diffusione facilitata.

Sebbene alcune proteine di membrana non siano in grado di trasportare attivamente, le proteine trasportatrici consentono il trasporto attivo. Le molecole legate alle proteine trasportatrici possono spostarsi in salita, intendendosi dallarea di concentrazione inferiore allarea di concentrazione maggiore. Questa forma di trasporto è chiamata trasporto attivo dove le molecole si muovono contro il gradiente di concentrazione, cioè verso la direzione in cui tipicamente non andrebbero in quanto larea è già concentrata. Per questo motivo , è necessaria una fonte di energia (es. ATP) per alimentare il processo. Questo è ciò che si verifica durante il trasporto attivo di Na + e K + e anche di NADH mentre muove i protoni attraverso il mitocondo interno membrana rial dove lATP è accoppiato al loro trasporto.

Meccanismo di trasporto

Sia nel trasporto passivo che attivo, le proteine trasportatrici muovono le molecole legandosi a queste ultime e quindi subiscono un cambiamento conformazionale. Cambiano forma mentre trasportano le molecole da un lato allaltro della membrana. In un trasporto attivo, tuttavia, è necessaria lenergia chimica. Attraverso lidrolisi dellATP, lenergia viene rilasciata quando le ATPasi catalizzano la decomposizione dellATP in ADP. La liberazione di un fosfato inorganico dallATP provoca anche il rilascio concomitante di energia. Non tutti i processi di trasporto attivi sono alimentati dallaccoppiamento ATP diretto. Unaltra forma di trasporto attivo fa uso di un gradiente elettrochimico piuttosto che di ATP. Ad esempio, i cationi che si muovono passivamente genereranno entropia che può alimentare il trasporto attivo di un altro gruppo di ioni.

Esempi di proteine di trasporto

Trasportatori del glucosio

I “trasportatori del glucosio” nella membrana cellulare delle cellule animali assorbono le molecole di glucosio senza utilizzare lATP quando la cellula ha meno glucosio rispetto allesterno.Il glucosio è una biomolecola vitale in quanto funge da fonte di energia. Nelle cellule umane ci sono 14 trasportatori del glucosio. Sono uniporter, legandosi specificamente e trasportando molecole di glucosio. GLUT1, ad esempio, è un trasportatore del glucosio espresso in quasi tutti i tipi di cellule. Negli adulti, è espresso ai livelli più alti nei globuli rossi.

Pompa sodio-potassio (pompa Na + / K +)

La pompa Na + / K + è un antiporter. Ha siti di legame per ioni Na + e ioni K +. Poiché il movimento di questi ioni è contrario ai loro gradienti di concentrazione, la pompa richiede una fonte di energia. Pertanto, si lega allATP per idrolizzarlo allADP, provocando così il rilascio di energia. La pompa utilizza questa energia per modificare la sua forma. Dopo il cambiamento conformazionale, gli ioni si dissociano dalla pompa ma vengono rilasciati in direzioni opposte. Gli ioni Na + vengono pompati mentre gli ioni K + vengono pompati nella cella. La funzione della pompa Na + / K + è cruciale in quanto è coinvolta nella trasmissione degli impulsi nervosi e nel mantenimento del potenziale della membrana cellulare. Senza abbastanza ioni K +, la funzione dei motoneuroni può essere interrotta e, di conseguenza, i muscoli bersaglio.

Proteine di trasporto glucosio-sodio

Le proteine di trasporto glucosio-sodio sono proteine trasportatrici di symport che trasportare attivamente il glucosio. Quando la cellula ha molto glucosio allinterno e tuttavia vuole ancora assorbirne di più, utilizza il trasportatore del glucosio-sodio. Questo trasportatore ha siti di legame per il glucosio e due ioni Na +. Poiché la cellula inizialmente ha meno ioni Na +, gli ioni Na + si diffondono passivamente. Di conseguenza, viene generato un gradiente di potenziale elettrochimico che spinge il trasportatore a spostare attivamente la molecola di glucosio nella cellula.

FAQ

Una proteina trasportatrice è una proteina di trasporto?
Una proteina trasportatrice è un tipo di proteina di trasporto della membrana. Un altro importante tipo di proteina di trasporto della membrana è una proteina canale. Un modo per distinguere una proteina vettore da una proteina canale è il suo sito di legame che seleziona le molecole da trasportare. Quando una molecola o un soluto si lega a questo sito, la proteina di trasporto li sposta sullaltro lato della membrana. Alcuni vettori avranno bisogno di una fonte di energia (ad es. ATP o gradiente di potenziale elettrochimico) o di un fotone per incitare il vettore ad alterare la sua forma con conseguente rilascio della molecola legata o di un soluto.

Che cosa significa per una proteina vettore da saturare?
Una proteina vettore è satura quando tutti i suoi siti di legame sono occupati. Di conseguenza, la velocità di trasporto sarà massima. Indicato come Vmax, il tasso di trasporto delinea una proprietà del vettore specifico che riflette la velocità con cui può cambiare tra i suoi due stati conformazionali. Quando la velocità di trasporto è la metà del suo valore massimo, la costante di legame di un particolare trasportatore per il suo soluto (Km) sarà uguale alla concentrazione di soluto. (Rif. 2)

Termini correlati

• Proteina vettore acile
• Proteina vettore lattosio

Vedi anche

• Diffusione facilitata
• Trasporto attivo