Carrier-eiwit

Dragereiwit is een type celmembraaneiwit dat betrokken is bij gefaciliteerde diffusie en actief transport van stoffen uit of in de cel. Dragereiwitten zijn verantwoordelijk voor de diffusie van suikers, aminozuren en nucleosiden. Het zijn ook de eiwitten die glucosemoleculen opnemen en deze en andere moleculen (bijv. Zouten, aminozuren, enz.) In de cel transporteren. Dragereiwitten zoals de integrale transmembraaneiwitten die in het celmembraan zijn ingebed, zouden bijvoorbeeld een hoge affiniteit hebben voor specifieke stoffen aan de buitenkant van de cel en zouden vervolgens een conformatieverandering ondergaan om de doorgang van deze stoffen naar het binnenste van de cel door de membraanbarrières te vergemakkelijken. .

Definitie van dragereiwit

In de biologie is een dragereiwit een soort eiwit dat een specifieke stof transporteert door intracellulaire compartimenten, in de extracellulaire vloeistof of over cellen in tegenstelling tot kanaaleiwitten, wat een ander membraantransporteiwit is, die minder selectief zijn in het transporteren van moleculen. Net als bij andere membraantransporteiwitten bevinden dragereiwitten zich in celstructuren van lipide dubbellaagse cellen, zoals celmembranen, mitochondriën en chloroplasten.

Dragers versus kanaalvormers

Dragereiwitten zijn membraantransporteiwitten samen met de kanaal eiwitten. Als membraantransporteiwitten bevinden ze zich in biologische membranen en hun primaire functie is om moleculen van de ene plaats naar de andere te verplaatsen. Deze vervoerders verschillen echter op een aantal punten. Kanaaleiwitten vormen, zoals hun naam al aangeeft, een ‘kanaal’ dat dient als doorgang voor moleculen. Ze bevinden zich stevig en permanent in het plasmamembraan, waarbij hun hydrofobe domeinen in wisselwerking staan met de lipiden van het membraan. Kanalen die open blijven naar zowel de binnenkant als de buitenkant van de cel, worden poriën genoemd. Aquaporine is een voorbeeld van een kanaaleiwit in het celmembraan waar watermoleculen doorheen kunnen stromen. Omgekeerd vormen dragereiwitten geen kanalen. Ze hebben eerder bindingsplaatsen waar moleculen zich aan kunnen binden. Vervolgens verplaatsen ze de moleculen naar hun bestemming, dat wil zeggen de binnenkant of buitenkant van het membraan. Het hebben van bindingsplaatsen geeft aan dat dragereiwitten selectiever zijn voor de moleculen die ze transporteren. Bovendien zijn ze niet tegelijkertijd open voor zowel de binnenkant als de buitenkant van de cel, in tegenstelling tot bepaalde kanaaleiwitten, met name porines, die aan beide zijden tegelijkertijd open zijn. Dus, in tegenstelling tot porinekanalen, zijn dragereiwitten in staat moleculen tegen hun concentratiegradiënt in te transporteren, zoals bij actief transport.

Soorten dragereiwitten

Carrier-eiwitten die betrokken zijn bij het actieve transport van moleculen of stoffen kunnen worden geclassificeerd op basis van de transportactiviteit waarin ze zich bevinden. Dragereiwitten die betrokken zijn bij carrier-gemedieerde diffusie zijn die welke worden aangedreven door een concentratiegradiënt en niet door ATP-hydrolyse. Ze transporteren moleculen van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie. Voorbeelden zijn dragereiwitten die betrokken zijn bij de gefaciliteerde diffusie van suikers, aminozuren en nucleosiden door celmembranen van de meeste cellen. (Ref. 1)

Dragereiwitten die moleculen transporteren tegen de concentratiegradiënt in, gebruiken substantiële energie. Afhankelijk van de energiebron kunnen de dragereiwitten worden geclassificeerd als (1) ATP-aangedreven, (2) elektrochemisch potentiaalgestuurd of (3) lichtgestuurd. ATP-aangedreven dragereiwitten zijn eiwitten die ATP nodig hebben om moleculen te transporteren, terwijl elektrochemische potentiaalgestuurde eiwitten eiwitten zijn die worden gevoed door elektrochemisch potentieel. Lichtgestuurde pompen zijn pompen die worden aangedreven door fotonen. Deze pompen worden vaak aangetroffen in bacteriële cellen. (Ref.2) De eerste twee worden hieronder verder beschreven.

ATP-aangedreven dragereiwitten

ATP-aangedreven dragereiwitten zijn eiwitten die ATP-koppeling nodig hebben om moleculen te verplaatsen. Een specifiek dragervoorbeeld dat ATP-aangedreven is, is de natrium-kaliumpomp in het plasmamembraan van dierlijke cellen. De pomp bindt zich specifiek aan de natrium- en kaliumionen. Om dit in stand te houden, handhaaft deze pomp de juiste niveaus van dergelijke ionen.Om dat te doen, verplaatst de pomp actief 3 natriumionen (Na +) vanuit de binnenkant van een cel en vervangt ze vervolgens door 2 kaliumionen (K +) van buitenaf voor elk ATP-molecuul dat hij gebruikt. Deze vorm van actief transport waarbij chemische energie (ATP) het proces voedt, wordt primair actief transport genoemd.

Elektrochemische potentiaalgestuurde dragereiwitten

Elektrochemische potentiaal-aangedreven dragereiwitten zijn eiwitten waarin een elektrochemische potentiaalgradiënt hun transportactiviteit voedt. Deze vorm van actief transport wordt secundair actief transport genoemd. Het wordt ook wel gekoppeld transport genoemd omdat twee moleculen tegelijkertijd over een membraan worden getransporteerd. Als het dragereiwit twee moleculen in dezelfde richting draagt, wordt het een symporter genoemd. Als het dragereiwit twee moleculen in tegengestelde richting beweegt, wordt het een antiporter genoemd. Niettemin transporteren sommige dragers een enkel molecuul van de ene kant van het membraan naar de andere. Ze worden uniporters genoemd. Zoek voor de schematische weergaven van de drie soorten dragers naar het diagram met de drie vormen van carrier-gemedieerd transport in deze inhoud.

Functies van carrier-eiwitten

Carrier-eiwitten zijn betrokken bij zowel de passieve als de actieve soorten biologische transportprocessen. Bij passief transport worden moleculen bergafwaarts getransporteerd, d.w.z. van hogere naar lagere concentraties. Door het verschil in concentraties tussen twee regios ontstaat een concentratiegradiënt die voldoende is om passief transport op gang te brengen. Vanwege de lipide-dubbellaagse aard van het celmembraan zullen echter niet alle moleculen in staat zijn om de cel uit of in de cel te bewegen volgens hun concentratiegradiënt. Polaire moleculen en ionen kunnen niet gemakkelijk door het membraan diffunderen. Ze hebben membraantransporteiwitten nodig, zoals dragers, om hun transport te vergemakkelijken. Als een dragereiwit in het proces wordt gebruikt, neemt het molecuul plaats op het dragereiwit van de ene kant van het membraan en wordt het vervolgens naar de andere kant gedragen om vrij te komen. Deze vorm van diffusie (of passief transport) maakt het gebruik van een membraaneiwit voor transport langs de concentratiegradiënt wordt gefaciliteerde diffusie genoemd.

Hoewel sommige membraaneiwitten niet in staat zijn tot actief transport, laten dragereiwitten actief transport toe. Moleculen die aan de dragereiwitten zijn gebonden, kunnen bergopwaarts bewegen, betekent van het gebied met een lagere concentratie naar het gebied met een hogere concentratie. Deze vorm van transport wordt actief transport genoemd, waarbij moleculen tegen de concentratiegradiënt in bewegen, dwz in de richting waar ze normaal niet naartoe zouden gaan, omdat het gebied al geconcentreerd is. is een energiebron (bijv. ATP) nodig om het proces van brandstof te voorzien. Dit is wat er gebeurt tijdens het actieve transport van Na + en K + en ook van NADH terwijl het protonen door de binnenste mitochond beweegt rial membraan waar ATP is gekoppeld aan hun transport.

Transportmechanisme

Bij zowel passief als actief transport verplaatsen de dragereiwitten moleculen door zich aan de laatste te binden en ondergaan ze vervolgens een conformatieverandering. Ze veranderen van vorm terwijl ze de moleculen van de ene kant van het membraan naar de andere brengen. Bij een actief transport is echter chemische energie nodig. Door ATP-hydrolyse komt energie vrij wanneer ATPasen de afbraak van ATP tot ADP katalyseren. Het vrijkomen van een anorganisch fosfaat uit het ATP veroorzaakt ook de gelijktijdige afgifte van de energie. Niet alle actieve transportprocessen worden gevoed door directe ATP-koppeling. Een andere vorm van actief transport maakt gebruik van een elektrochemische gradiënt in plaats van ATP. Passief bewegende kationen genereren bijvoorbeeld entropie die het actieve transport van een andere groep ionen kan voeden.

Voorbeelden van dragereiwitten

Glucosetransporters

“Glucosetransporteurs” in het celmembraan van de dierlijke cellen nemen glucosemoleculen op zonder ATP te gebruiken wanneer de cel minder glucose heeft dan de buitenkant.Glucose is een essentieel biomolecuul omdat het dient als energiebron. In menselijke cellen zijn er 14 glucosetransporters. Ze zijn uniporter, binden specifiek aan en dragen glucosemoleculen. GLUT1 is bijvoorbeeld een glucosetransporter die in bijna alle celtypen tot expressie komt. Bij volwassenen komt het tot uiting op de hoogste niveaus in rode bloedcellen.

Natrium-kaliumpomp (Na + / K + pomp)

Na + / K + pomp is een antiporter. Het heeft bindingsplaatsen voor Na + -ionen en K + -ionen. Omdat de beweging van deze ionen tegen hun concentratiegradiënten is, heeft de pomp een energiebron nodig. Het bindt zich dus aan ATP om het te hydrolyseren tot ADP, waardoor er energie vrijkomt. De pomp gebruikt deze energie om zijn vorm te veranderen. Na conformatieverandering dissociëren de ionen van de pomp maar worden ze in tegengestelde richtingen vrijgegeven. Na + -ionen worden weggepompt terwijl K + -ionen in de cel worden gepompt. De functie van de Na + / K + -pomp is cruciaal omdat deze betrokken is bij het overbrengen van zenuwimpulsen en het handhaven van het celmembraanpotentieel. Zonder voldoende K + -ionen kan de functie van motorneuronen worden verstoord, en vervolgens de doelspieren.

Glucose-natrium transporteiwitten

Glucose-natrium transporteiwitten zijn symport-dragereiwitten die transport glucose actief. Wanneer de cel veel glucose binnen heeft en toch meer wil opnemen, maakt hij gebruik van de glucose-natriumtransporteur. Deze transporter heeft bindingsplaatsen voor glucose en twee Na + -ionen. Omdat de cel aanvankelijk minder Na + -ionen heeft, diffunderen de Na + -ionen passief. Als gevolg hiervan wordt een elektrochemische potentiaalgradiënt gegenereerd die de transporteur ertoe aanzet om het glucosemolecuul actief de cel in te brengen.

FAQ

Is een dragereiwit een transporteiwit?
Een dragereiwit is een soort membraantransporteiwit. Een ander belangrijk type membraantransporteiwit is een kanaaleiwit. Een manier om een dragereiwit te onderscheiden van een kanaaleiwit is de bindingsplaats die moleculen selecteert om te transporteren. Wanneer een molecuul of een opgeloste stof zich aan deze plaats bindt, verplaatst het dragereiwit ze naar de andere kant van het membraan. Sommige dragers hebben een energiebron nodig (bijv. ATP of elektrochemische potentiaalgradiënt) of een foton om de drager ertoe aan te zetten zijn vorm te veranderen, wat resulteert in het vrijkomen van het gebonden molecuul of een opgeloste stof.

Wat betekent dit voor een dragereiwit dat moet worden verzadigd?
Een dragereiwit is verzadigd als alle bindingsplaatsen bezet zijn. Hierdoor zal de transportsnelheid maximaal zijn. Aangeduid als Vmax, schetst de transportsnelheid een eigenschap van de specifieke drager die de snelheid weerspiegelt waarmee deze kan veranderen tussen zijn twee conformationele toestanden. Wanneer de transportsnelheid de helft van de maximale waarde is, is de bindingsconstante van een bepaalde transporter voor zijn opgeloste stof (Km) gelijk aan de concentratie van de opgeloste stof. (Ref. 2)

Gerelateerde termen

• Acyl-dragereiwit
• Lactose-dragereiwit

Zie ook

• Vergemakkelijkte verspreiding
• Actief transport