캐리어 단백질

담체 단백질은 세포 안팎으로 물질의 확산 및 활성 수송에 관여하는 세포막 단백질의 한 유형입니다. 운반 단백질은 당, 아미노산 및 뉴 클레오 사이드의 확산을 담당합니다. 그들은 또한 포도당 분자를 흡수하고 세포 내에서 다른 분자 (예 : 염, 아미노산 등)를 운반하는 단백질입니다. 예를 들어, 세포막에 내장 된 막 통과 단백질과 같은 운반체 단백질은 세포 외부의 특정 물질에 대해 높은 친화력을 가지며, 다음으로 이러한 물질이 막 장벽을 통해 세포 내부로 통과하는 것을 촉진하기 위해 형태 변화를 겪습니다. .

운반체 단백질 정의

생물학에서 운반체 단백질은 특정 물질을 다음을 통해 운반하는 단백질 유형입니다. 세포 내 구획, 세포 외액으로, 또는 다른 막 수송 단백질 인 채널 단백질과는 반대로 세포를 가로 질러 이동하는 분자에서 덜 선택적입니다. 다른 막 수송 단백질과 마찬가지로 운반 단백질은 세포막, 미토콘드리아 및 엽록체와 같은 지질 이중층 세포 구조에 있습니다.

캐리어 대 채널 형성기

캐리어 단백질은 채널 단백질. 막 수송 단백질로서, 그들은 생물학적 막에 위치하며 그들의 주요 기능은 분자를 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 것입니다. 이 운송업자는 특정 측면에서 다릅니다. 채널 단백질은 이름에서 알 수 있듯이 분자가 통과하는 통로 역할을하는 “채널”을 형성합니다. 이들은 원형질막에 단단하고 영구적으로 위치하며 소수성 도메인이 막의 지질과 상호 작용합니다. 세포의 내부와 외부 모두에 열려있는 채널을 모공이라고합니다. 아쿠아 포린은 물 분자가 통과 할 수 있도록하는 세포막의 채널 단백질의 한 예입니다. 반대로 운반 단백질은 채널을 형성하지 않습니다. 오히려 그들은 분자가 결합 할 수있는 결합 부위를 가지고 있습니다. 그런 다음 분자를 목적지, 즉 막의 내부 또는 외부로 이동합니다. 결합 부위가 있다는 것은 운반체 단백질이 운반하는 분자에 대해 더 선택적임을 나타냅니다. 더욱이, 그들은 동시에 양쪽에서 열려있는 특정 채널 단백질, 특히 포린과 달리 세포의 내부와 외부 모두에 동시에 열려 있지 않습니다. 따라서 포린 채널과 달리 운반 단백질은 활성 운반에서와 같이 농도 구배에 대해 분자를 운반 할 수 있습니다.

운반 단백질의 유형

활성 운반에 관여하는 운반 단백질 분자 또는 물질의 수는 그들이 속해있는 수송 활성에 따라 분류 될 수 있습니다. 운반체 매개 확산에 관여하는 운반체 단백질은 ATP 가수 분해가 아닌 농도 구배에 의해 구동되는 단백질입니다. 그들은 고농도 영역에서 저농도 영역으로 분자를 운반합니다. 예는 대부분의 세포의 세포막을 가로 지르는 당, 아미노산 및 뉴 클레오 사이드의 용이 한 확산에 관여하는 운반체 단백질입니다. (참고 1)

농도 구배에 대해 분자를 운반하는 운반체 단백질은 상당한 에너지를 사용하는 단백질입니다. 에너지 원에 따라 운반 단백질은 (1) ATP 구동, (2) 전기 화학적 전위 구동 또는 (3) 광 구동으로 분류 될 수 있습니다. ATP 기반 운반 단백질은 분자를 수송하기 위해 ATP가 필요한 단백질 인 반면, 전기 화학적 전위 유도 단백질은 전기 화학적 잠재력에 의해 연료가 공급되는 단백질입니다. 광구 동 펌프는 광자에 의해 구동되는 펌프입니다. 이 펌프는 일반적으로 박테리아 세포에서 발견됩니다. (Ref.2) 처음 두 개는 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

ATP 기반 운반 단백질

ATP 구동 운반 단백질은 분자를 이동하기 위해 ATP 결합이 필요한 단백질입니다. ATP로 구동되는 특정 운반체의 예는 동물 세포의 원형질막에있는 나트륨-칼륨 펌프입니다. 펌프는 나트륨 및 칼륨 이온에 특이 적으로 결합합니다. ]를 유지하기 위해이 펌프는 이러한 이온의 적절한 수준을 유지합니다.이를 위해 펌프는 세포 내부에서 3 개의 나트륨 이온 (Na +)을 능동적으로 이동 한 다음 사용하는 각 ATP 분자에 대해 외부에서 2 개의 칼륨 이온 (K +)으로 교체합니다. 화학 에너지 (ATP)가 공정에 연료를 공급하는 이러한 형태의 능동 수송을 1 차 능동 수송이라고합니다.

전기 화학적 전위 구동 담체 단백질

전기 화학적 전위 구동 캐리어 단백질은 전기 화학적 전위 구배가 수송 활동에 연료를 공급하는 단백질입니다. 이러한 형태의 활성 전송을 보조 활성 전송이라고합니다. 두 분자가 막을 통해 동시에 수송되기 때문에 결합 수송이라고도합니다. 운반 단백질이 같은 방향으로 두 개의 분자를 운반하는 경우이를 symporter라고합니다. 운반체 단백질이 두 분자를 반대 방향으로 움직이면 안티 포터라고합니다. 그럼에도 불구하고 일부 포터는 막의 한 쪽에서 다른쪽으로 단일 분자를 운반합니다. 그들은 유니 포터라고 불립니다. 세 가지 유형의 포터에 대한 개략도를 보려면이 콘텐츠에서 세 가지 운송 업체 매개 전송 형식을 나타내는 다이어그램을 검색하세요.

캐리어 단백질의 기능

캐리어 단백질은 수동 및 활성 모두에 관여합니다. 생물학적 수송 과정의 유형. 수동 수송에서 분자는 더 높은 농도에서 낮은 농도로 내리막으로 이동합니다. 두 영역 간의 농도 차이는 수동 전송을 트리거하기에 충분한 농도 구배를 생성합니다. 그러나 세포막의 지질 이중층 특성으로 인해 모든 분자가 농도 구배에 따라 세포 밖으로 또는 세포 안으로 이동할 수있는 것은 아닙니다. 극성 분자와 이온은 막을 통해 쉽게 확산되지 않습니다. 그들은 수송을 촉진하기 위해 운반체와 같은 막 수송 단백질이 필요합니다. 이 과정에서 운반체 단백질이 사용되면 분자는 막의 한쪽에서 운반체 단백질에 “좌석”을 취한 다음 다른면으로 운반되어 방출됩니다. 이러한 형태의 확산 (또는 수동 수송)은 농도 구배 아래로 수송하기 위해 막 단백질을 사용하는 것을 촉진 확산이라고합니다.

일부 막 단백질은 능동 수송이 불가능하지만, 운반 단백질은 능동 수송을 허용합니다. 운반 단백질에 결합 된 분자는 오르막으로 이동할 수 있습니다. 저농도 영역에서 고농도 영역으로의 이동을 의미합니다. 이러한 형태의 수송은 분자가 농도 구배에 반대하여 이동하는 활성 수송이라고합니다. 즉 영역이 이미 집중되어 있기 때문에 일반적으로 가지 않는 방향으로 이동합니다. , 에너지 원 (예 : ATP)은 프로세스에 연료를 공급하기 위해 필요합니다. 이것은 Na +와 K +의 능동적 수송 동안 발생하며 내부 미토 콘드를 가로 질러 양성자를 이동할 때 NADH도 발생합니다. ATP가 그들의 수송에 결합되는 리얼 막.

수송 메커니즘

수동 수송과 능동 수송 모두에서, 운반 단백질은 후자에 결합하여 분자를 이동 한 다음 구조적 변화를 겪습니다. 그들은 분자를 막의 한쪽에서 다른쪽으로 운반하면서 모양을 바꿉니다. 그러나 능동 수송에서는 화학 에너지가 필요합니다. ATP 가수 분해를 통해 ATPases가 ATP의 ADP 분해를 촉매 할 때 에너지가 방출됩니다. ATP에서 하나의 무기 인산염이 방출되면 에너지도 동시에 방출됩니다. 모든 활성 운송 프로세스가 직접 ATP 커플 링에 의해 연료가 공급되는 것은 아닙니다. 또 다른 형태의 능동 수송은 ATP가 아닌 전기 화학적 구배를 사용합니다. 예를 들어, 수동적으로 움직이는 양이온은 다른 이온 그룹의 능동 수송에 연료를 공급할 수있는 엔트로피를 생성합니다.

운반 단백질의 예

포도당 수송 체

동물 세포의 세포막에있는 “포도당 수송 체”는 세포가 외부보다 포도당이 적을 때 ATP를 사용하지 않고 포도당 분자를 흡수합니다.포도당은 에너지 원으로 작용하는 중요한 생체 분자입니다. 인간 세포에는 14 개의 포도당 수송 체가 있습니다. 그들은 포도당 분자에 특이 적으로 결합하고 운반하는 단일 포터입니다. 예를 들어, GLUT1은 거의 모든 세포 유형에서 발현되는 포도당 수송 체입니다. 성인의 경우 적혈구에서 가장 높은 수준으로 표현됩니다.

나트륨-칼륨 펌프 (Na + / K + 펌프)

Na + / K + 펌프는 안티 포터입니다. Na + 이온과 K + 이온에 대한 결합 부위가 있습니다. 이러한 이온의 이동은 농도 구배에 반하기 때문에 펌프에는 에너지 원이 필요합니다. 따라서 ATP에 결합하여 ADP로 가수 분해하여 에너지를 방출합니다. 펌프는이 에너지를 사용하여 모양을 변경합니다. 구조적 변화 후 이온은 펌프에서 분리되지만 반대 방향으로 방출됩니다. Na + 이온은 펌핑되는 반면 K + 이온은 셀로 펌핑됩니다. Na + / K + 펌프의 기능은 신경 자극을 전달하고 세포막 잠재력을 유지하는 데 관여하므로 매우 중요합니다. K + 이온이 충분하지 않으면 운동 뉴런의 기능이 중단되고 결과적으로 표적 근육이 손상 될 수 있습니다.

포도당-나트륨 수송 단백질

포도당-나트륨 수송 단백질은 포도당을 적극적으로 운반하십시오. 세포 내부에 많은 포도당이 있지만 여전히 더 많이 흡수하고 싶을 때 포도당-나트륨 수송 체를 사용합니다. 이 수송 체는 포도당과 두 개의 Na + 이온에 대한 결합 부위를 가지고 있습니다. 세포는 초기에 Na + 이온이 적기 때문에 Na + 이온은 수동적으로 확산됩니다. 결과적으로 전기 화학적 전위 구배가 생성되고 이는 수송 체가 포도당 분자를 세포로 능동적으로 이동 시키도록합니다.

FAQ

운반 단백질은 운반 단백질입니까?
운반 단백질은 막 수송 단백질. 막 수송 단백질의 또 다른 주요 유형은 채널 단백질입니다. 운반 단백질을 채널 단백질과 구별하는 한 가지 방법은 운반 할 분자를 선택하는 결합 부위입니다. 분자 나 용질이이 부위에 결합하면 운반체 단백질이 이들을 막의 반대쪽으로 이동시킵니다. 일부 운반체는 에너지 원 (예 : ATP 또는 전기 화학적 전위 구배) 또는 광자가 필요합니다. 이는 운반체가 형태를 변경하여 결합 된 분자 또는 용질을 방출하도록 유도합니다.

무엇을 의미합니까? 운반 단백질이 포화 될까요?
모든 결합 부위가 채워지면 운반 단백질이 포화됩니다. 결과적으로 전송 속도는 최대가 될 것입니다. Vmax라고하는 전송 속도는 두 가지 형태 상태간에 변경 될 수있는 속도를 반영하는 특정 반송파의 속성을 나타냅니다. 운반 속도가 최대 값의 절반이면 용질에 대한 특정 운반자의 결합 상수 (Km)는 용질의 농도와 같습니다. (참고 2)

관련 용어

• 아실 운반체 단백질
• 유당 운반체 단백질

참조

• 확산 촉진
• 능동 수송