Bæreprotein (Norsk)

Bæreprotein er en type cellemembranprotein som er involvert i forenklet diffusjon og aktiv transport av stoffer ut av eller inn i cellen. Bæreproteiner er ansvarlige for diffusjonen av sukker, aminosyrer og nukleosider. De er også proteinene som tar opp glukosemolekyler og transporterer dem og andre molekyler (f.eks. Salter, aminosyrer osv.) Inne i cellen. For eksempel vil bærerproteiner som integrerte transmembrane proteiner innebygd i cellemembranen ha høy affinitet for spesifikke stoffer på celleutvendig og vil deretter gjennomgå en konformasjonsendring for å lette passasjen av disse stoffene til celleinteriøret over membranbarrierer .

Definisjon av bærerprotein

I biologi er et bærerprotein en type protein som transporterer spesifikk substans gjennom intracellulære rom, inn i den ekstracellulære væsken, eller på tvers av celler i motsetning til kanalproteiner, som er et annet membrantransportprotein, som er mindre selektive i transportmolekylet. I likhet med andre membrantransportproteiner, er bærerproteiner lokalisert i lipid-dobbeltlags cellestrukturer, slik som cellemembraner, mitokondrier og kloroplaster.

Bærere kontra kanaldannere

Bæreproteiner er membrantransportproteiner sammen med kanalproteiner. Som membrantransportproteiner er de lokalisert i biologiske membraner, og deres primære funksjon er å flytte molekyler fra et sted til et annet. Disse transportørene er imidlertid forskjellige i visse aspekter. Kanalproteiner, som navnet tilsier, danner en ”kanal” som fungerer som en kanal for molekyler å passere gjennom. De ligger fast og permanent i plasmamembranen, med deres hydrofobe domener som interagerer med membranens lipider. Kanaler som forblir åpne for både cellens indre og eksteriør blir referert til som porer. Aquaporin er et eksempel på et kanalprotein i cellemembranen som lar vannmolekyler strømme gjennom. Omvendt danner ikke bærerproteiner kanaler. Snarere har de bindingssteder hvor molekyler kan binde seg til. Deretter skysser de molekylene mot bestemmelsesstedet, dvs. membranens indre eller ytre. Å ha bindingssteder indikerer at bærerproteiner er mer selektive for molekylene de transporterer. Videre er de ikke samtidig åpne for både det indre og det ytre av cellen i motsetning til visse kanalproteiner, spesielt poriner, som er åpne på begge sider samtidig. I motsetning til porinekanaler er bærerproteiner i stand til å transportere molekyler mot konsentrasjonsgradienten, som i aktiv transport.

Typer bærerproteiner

Bæreproteiner som er involvert i den aktive transporten av molekyler eller stoffer kan klassifiseres basert på transportaktiviteten de er i. Bæreproteiner som er involvert i bærermediert diffusjon er de som drives av en konsentrasjonsgradient og ikke av ATP-hydrolyse. De transporterer molekyler fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon. Eksempler er bærerproteiner involvert i den lette diffusjonen av sukker, aminosyrer og nukleosider over cellemembraner i de fleste celler. (Ref. 1)

Bæreproteiner som transporterer molekyler mot konsentrasjonsgradienten er de som bruker betydelig energi. Avhengig av energikilde, kan bærerproteinene klassifiseres som (1) ATP-drevet, (2) elektrokjemisk potensialdrevet eller (3) lysdrevet. ATP-drevne bærerproteiner er de som krever ATP for å transportere molekyler, mens elektrokjemiske potensialdrevne proteiner er de som drives av elektrokjemisk potensial. Lysdrevne pumper er pumper som drives av fotoner. Disse pumpene finnes ofte i bakterieceller. (Ref.2) De to første er nærmere beskrevet nedenfor.

ATP-drevne bærerproteiner

ATP-drevne bærerproteiner er de som krever ATP-kobling for å flytte molekyler. Et spesifikt bærereksempel som er ATP-drevet er natrium-kaliumpumpen i plasmamembranen til dyreceller. Pumpen binder seg spesifikt til natrium- og kaliumionene. For å opprettholde] opprettholder denne pumpen passende nivåer av slike ioner.For å gjøre det, beveger pumpen 3 natriumioner (Na +) aktivt fra innsiden av en celle og erstatter dem deretter med 2 kaliumioner (K +) fra utsiden for hvert ATP-molekyl den bruker. Denne formen for aktiv transport der kjemisk energi (ATP) gir drivstoff til prosessen, kalles primær aktiv transport.

Elektrokjemiske potensialdrevne bærerproteiner

Elektrokjemiske potensialdrevne bærerproteiner er de der en elektrokjemisk potensiell gradient gir drivstoff til deres transportaktivitet. Denne formen for aktiv transport blir referert til som sekundær aktiv transport. Det kalles også koblet transport fordi to molekyler transporteres samtidig over en membran. Hvis bærerproteinet bærer to molekyler i samme retning, kalles det en symporter. Hvis bærerproteinet beveger to molekyler i motsatt retning, kalles det en antiporter. Likevel transporterer noen bærere et enkelt molekyl fra den ene siden av membranen til den andre. De kalles uniporters. For skjematisk visning av de tre typer bærere, søk etter diagrammet som viser de tre formene for transportmediert transport i dette innholdet.

Funksjoner til bærerproteiner

Bæreproteiner er involvert i både passive og aktive typer biologiske transportprosesser. I passiv transport blir molekyler transportert nedoverbakke, dvs. fra høyere til lavere konsentrasjon. Forskjellen i konsentrasjonene mellom to regioner skaper en konsentrasjonsgradient som er nok til å utløse passiv transport. På grunn av cellemembranens lipiddobbelag-natur vil imidlertid ikke alle molekyler kunne bevege seg ut eller inn i cellen i henhold til deres konsentrasjonsgradient. Polare molekyler og ioner kan ikke lett diffundere over membranen. De trenger membrantransportproteiner, som bærere, for å lette transporten. Hvis et bærerprotein brukes i prosessen, tar molekylet «plass» på bærerproteinet fra den ene siden av membranen, og føres deretter til den andre siden for å frigjøres. Denne formen for diffusjon (eller passiv transport) som gir bruk av et membranprotein for transport ned konsentrasjonsgradienten kalles facilitated diffusion.

Selv om noen membranproteiner ikke er i stand til aktiv transport, tillater bærerproteiner aktiv transport. Molekyler bundet til bærerproteinene kan bevege seg oppover, betyr fra området med lavere konsentrasjon til området med høyere konsentrasjon. Denne formen for transport kalles aktiv transport der molekyler beveger seg mot konsentrasjonsgradienten, dvs. mot den retningen de vanligvis ikke vil gå til siden området allerede er konsentrert. På grunn av dette , er det nødvendig med en energikilde (f.eks. ATP) for å drive prosessen. Dette skjer under aktiv transport av Na + og K + og også av NADH når den beveger protoner over den indre mitokond rialmembran der ATP er koblet til deres transport.

Transportmekanisme

I både passiv og aktiv transport beveger bærerproteinene molekyler ved å binde til sistnevnte og deretter gjennomgå en konformasjonsendring. De endrer form når de bærer molekylene fra den ene siden av membranen til den andre. I en aktiv transport kreves det imidlertid kjemisk energi. Gjennom ATP-hydrolyse frigjøres energi når ATPaser katalyserer nedbrytningen av ATP til ADP. Frigjøringen av ett uorganisk fosfat fra ATP forårsaker samtidig frigjøring av energien. Ikke alle aktive transportprosesser drives av direkte ATP-kobling. En annen form for aktiv transport bruker en elektrokjemisk gradient i stedet for ATP. For eksempel vil kationer som beveger seg passivt, generere entropi som kan drive den aktive transporten av en annen gruppe ioner.

Eksempler på bærerproteiner

Glukosetransportører

”Glukosetransportører” i cellemembranen til dyrecellene tar opp glukosemolekyler uten å bruke ATP når cellen har mindre glukose enn utsiden.Glukose er en viktig biomolekyl da den fungerer som en energikilde. I humane celler er det 14 glukosetransportører. De er uniporter, binder spesifikt til og bærer glukosemolekyler. GLUT1 er for eksempel en glukosetransportør uttrykt i nesten alle celletyper. Hos voksne uttrykkes det på høyeste nivå i røde blodlegemer.

Sodium-kaliumpumpe (Na + / K + pumpe)

Na + / K + pumpe er en antiporter. Den har bindingssteder for Na + -ioner og K + -ioner. Siden bevegelsen til disse ionene er mot konsentrasjonsgradientene, krever pumpen en energikilde. Dermed binder den seg til ATP for å hydrolysere den til ADP, og forårsaker dermed frigjøring av energi. Pumpen bruker denne energien til å endre formen. Etter konformasjonsendring skiller ionene seg fra pumpen, men frigjøres i motsatt retning. Na + -ioner pumpes ut mens K + -ioner pumpes inn i cellen. Funksjonen til Na + / K + pumpen er avgjørende da den er involvert i å overføre nerveimpulser og opprettholde cellemembranpotensialet. Uten nok K + -ioner kan funksjonen til motorneuroner forstyrres, og deretter målmusklene.

Glukose-natrium transportproteiner

Glukose-natrium transportproteiner er symport bærerproteiner som transportere glukose aktivt. Når cellen har mye glukose inne og likevel ønsker å ta opp mer, bruker den glukose-natrium-transportør. Denne transportøren har bindingssteder for glukose og to Na + -ioner. Siden cellen i utgangspunktet har mindre Na + -ioner, sprer Na + -ionene seg passivt. Følgelig genereres en elektrokjemisk potensialgradient, og dette driver transportøren til å bevege glukosemolekylet aktivt inn i cellen.

FAQ

Er et bærerprotein et transportprotein?
Et bærerprotein er en type membran transport protein. En annen viktig type membrantransportprotein er et kanalprotein. En måte å skille et bærerprotein fra et kanalprotein er dets bindingssted som velger molekyler som skal transporteres. Når et molekyl eller et oppløst stoff binder seg til dette stedet, flytter bærerproteinet dem til den andre siden av membranen. Noen bærere vil trenge en energikilde (f.eks. ATP eller elektrokjemisk potensialgradient) eller et foton for å stimulere bæreren til å endre formen, noe som resulterer i frigjøring av det bundne molekylet eller en løsemiddel. et bærerprotein som skal mettes?
Et bærerprotein er mettet når alle bindingsstedene er opptatt. Følgelig vil transporthastigheten være maksimal. Kalt Vmax, avgrenser transporthastigheten en egenskap for den spesifikke transportøren som gjenspeiler hastigheten den kan skifte mellom sine to konformasjonstilstander. Når transporthastigheten er halvparten av den maksimale verdien, vil bindingskonstanten til en bestemt transportør for dens løsemiddel (Km) være lik konsentrasjonen av løsemiddel. (Ref. 2)

Relaterte termer

• Acylbærerprotein
• Laktose bærerprotein

Se også

• Tilrettelagt diffusjon
• Aktiv transport