Proteină purtătoare

Proteina purtătoare este un tip de proteină membranară celulară implicată în difuzarea facilitată și transportul activ al substanțelor în afara sau în celulă. Proteinele purtătoare sunt responsabile de difuzia zaharurilor, aminoacizilor și nucleozidelor. Sunt, de asemenea, proteinele care absorb moleculele de glucoză și le transportă și alte molecule (de exemplu, săruri, aminoacizi etc.) în interiorul celulei. De exemplu, proteinele purtătoare, cum ar fi proteinele integrale transmembranare încorporate în membrana celulară, ar avea o afinitate ridicată pentru substanțe specifice de pe exteriorul celulei și ar urma apoi o schimbare conformațională pentru a facilita trecerea acestor substanțe către interiorul celulei prin barierele membranei .

Definiția proteinei purtătoare

În biologie, o proteină purtătoare este un tip de proteină care transportă substanțe specifice prin compartimente intracelulare, în fluidul extracelular, sau între celule, spre deosebire de proteinele de canal, care este o altă proteină de transport a membranei, care sunt mai puțin selective în transportul moleculei. Similar cu alte proteine de transport de membrană, proteinele purtătoare sunt localizate în structurile celulare cu două straturi lipidice, cum ar fi membranele celulare, mitocondriile și cloroplastele. >

Purtători vs. formatori de canale

Proteinele purtătoare sunt proteine de transport ale membranei împreună cu canalizează proteinele. Ca proteine de transport ale membranei, acestea sunt localizate în membranele biologice și funcția lor principală este de a muta moleculele de la un loc la altul. Deși acești transportatori diferă în anumite aspecte. Proteinele de canal, după cum sugerează și numele lor, formează un „canal” care servește drept pasaj pentru trecerea moleculelor. Acestea sunt situate ferm și permanent în membrana plasmatică, domeniile lor hidrofobe interacționând cu lipidele membranei. Canalele care rămân deschise atât către interiorul cât și către exteriorul celulei sunt denumite pori. Aquaporina este un exemplu de proteină canal în membrana celulară care permite curgerea moleculelor de apă. În schimb, proteinele purtătoare nu formează canale. Mai degrabă, au site-uri de legare de unde moleculele se pot lega. Apoi, ei transferă moleculele spre destinația lor, adică interiorul sau exteriorul membranei. Având site-uri de legare indică faptul că proteinele purtătoare sunt mai selective față de moleculele pe care le transportă. Mai mult, acestea nu sunt deschise simultan atât către interiorul cât și către exteriorul celulei, spre deosebire de anumite proteine de canal, în special porine, care sunt deschise de ambele părți în același timp. Astfel, spre deosebire de canalele porinei, proteinele purtătoare sunt capabile să transporte molecule împotriva gradientului lor de concentrație, ca și în transportul activ.

Tipuri de proteine purtătoare

Proteine purtătoare care sunt implicate în transportul activ de molecule sau substanțe pot fi clasificate pe baza activității de transport în care se află. Proteinele purtătoare care sunt implicate în difuzia mediată de purtător sunt cele care sunt conduse de un gradient de concentrație și nu de hidroliza ATP. Acestea transportă moleculele dintr-o zonă de concentrație ridicată într-o zonă de concentrație scăzută. Exemple sunt proteinele purtătoare implicate în difuzarea facilitată a zaharurilor, aminoacizilor și nucleozidelor în membranele celulare ale majorității celulelor. (Ref. 1)

Proteinele purtătoare care transportă moleculele împotriva gradientului de concentrație sunt cele care utilizează energie substanțială. În funcție de sursa de energie, proteinele purtătoare pot fi clasificate ca (1) acționate de ATP, (2) acționate de potențial electrochimic sau (3) acționate de lumină. Proteinele purtătoare ATP sunt cele care necesită ATP pentru a transporta molecule, în timp ce proteinele electrochimice conduse de potențial sunt cele alimentate de potențialul electrochimic. Pompele acționate de lumină sunt pompe acționate de fotoni. Aceste pompe se găsesc în mod obișnuit în celulele bacteriene. (Ref.2) Primele două sunt descrise în continuare mai jos.

Proteinele purtătoare ATP

Proteinele purtătoare ATP sunt cele care necesită cuplare ATP pentru a mișca moleculele. Un exemplu specific de purtător care este acționat de ATP este pompa de sodiu-potasiu din membrana plasmatică a celulelor animale. Pompa se leagă în mod specific de ionii de sodiu și potasiu. Pentru a susține], această pompă menține niveluri adecvate de astfel de ioni.Pentru a face acest lucru, pompa deplasează activ 3 ioni de sodiu (Na +) din interiorul unei celule și apoi îi înlocuiește cu 2 ioni de potasiu (K +) din exterior pentru fiecare moleculă de ATP pe care o folosește. Această formă de transport activ în care energia chimică (ATP) alimentează procesul se numește transport activ primar.

Proteine purtătoare de potențial electrochimic

Proteinele purtătoare de potențial electrochimic sunt acelea în care un gradient de potențial electrochimic își alimentează activitatea de transport. Această formă de transport activ este denumită transport activ secundar. Se mai numește transport cuplat deoarece două molecule sunt transportate simultan pe o membrană. Dacă proteina purtătoare poartă două molecule în aceeași direcție, se numește simportor. Dacă proteina purtătoare mișcă două molecule în direcții opuse, se numește antiporter. Cu toate acestea, unii purtători transportă o singură moleculă de pe o parte a membranei pe cealaltă. Se numesc uniportori. Pentru vizualizările schematice ale celor trei tipuri de purtători, căutați diagrama care prezintă cele trei forme de transport mediate de operator în acest conținut.

Funcțiile proteinelor purtătoare

Proteinele purtătoare sunt implicate atât în cea pasivă, cât și în cea activă tipuri de procese de transport biologic. În transportul pasiv, moleculele sunt transportate în jos, adică de la o concentrație mai mare la cea mai mică. Diferența dintre concentrațiile dintre două regiuni creează un gradient de concentrație care este suficient pentru a declanșa transportul pasiv. Cu toate acestea, din cauza naturii stratului lipidic al membranei celulare, nu toate moleculele vor putea să se deplaseze sau să intre în celulă în funcție de gradientul lor de concentrație. Moleculele și ionii polari nu se pot difuza ușor pe membrană. Au nevoie de proteine de transport membranare, precum purtători, pentru a le facilita transportul. Dacă în proces este utilizată o proteină purtătoare, molecula „se așează” pe proteina purtătoare dintr-o parte a membranei și apoi este transportată pe cealaltă parte pentru a fi eliberată. Această formă de difuzie (sau transport pasiv) care face utilizarea unei proteine de membrană pentru transportul în jos al gradientului de concentrație se numește difuzie facilitată.

În timp ce unele proteine de membrană nu sunt capabile de transport activ, proteinele purtătoare permit transportul activ. Moleculele legate de proteinele purtătoare se pot deplasa în sus, adică de la zona de concentrație mai mică la zona de concentrație mai mare. Această formă de transport se numește transport activ în care moleculele se deplasează împotriva gradientului de concentrație, adică spre direcția în care de obicei nu ar merge, deoarece zona este deja concentrată. , este necesară o sursă de energie (de ex. ATP) pentru a alimenta procesul. Aceasta se întâmplă în timpul transportului activ al Na + și K + și, de asemenea, al NADH, pe măsură ce deplasează protoni peste mitocondul interior membrană rială în care ATP este cuplat la transportul lor.

Mecanismul de transport

Atât în transportul pasiv cât și în cel activ, proteinele purtătoare mișcă moleculele prin legarea de acestea din urmă și apoi suferă o schimbare conformațională. Acestea își schimbă forma pe măsură ce transportă moleculele dintr-o parte a membranei în cealaltă. Într-un transport activ, totuși, este necesară energia chimică. Prin hidroliza ATP, energia este eliberată atunci când ATPazele catalizează descompunerea ATP în ADP. Eliberarea unui fosfat anorganic din ATP determină și eliberarea concomitentă a energiei. Nu toate procesele de transport active sunt alimentate de cuplarea directă ATP. O altă formă de transport activ folosește mai degrabă un gradient electrochimic decât ATP. De exemplu, cationii care se mișcă pasiv vor genera entropie care poate alimenta transportul activ al unui alt grup de ioni.

Exemple de proteine purtătoare

Transportoare de glucoză

„Transportorii de glucoză” din membrana celulară a celulelor animale preiau molecule de glucoză fără a utiliza ATP atunci când celula are mai puțină glucoză decât exteriorul.Glucoza este o biomoleculă vitală, deoarece servește ca sursă de energie. În celulele umane, există 14 transportori de glucoză. Acestea sunt uniporter, se leagă în mod specific de moleculele de glucoză și le transportă. GLUT1, de exemplu, este un transportor de glucoză exprimat în aproape toate tipurile de celule. La adulți, este exprimat la cel mai înalt nivel al globulelor roșii din sânge.

Pompa de sodiu-potasiu (pompa Na + / K +)

Pompa Na + / K + este un antiporter. Are site-uri de legare pentru ioni Na + și ioni K +. Deoarece mișcarea acestor ioni este împotriva gradienților lor de concentrație, pompa necesită o sursă de energie. Astfel, se leagă de ATP pentru a-l hidroliza la ADP, provocând astfel eliberarea de energie. Pompa folosește această energie pentru a-și modifica forma. După schimbarea conformațională, ionii se disociază de pompă, dar sunt eliberați în direcții opuse. Ionii Na + sunt pompați în timp ce ionii K + sunt pompați în celulă. Funcția pompei Na + / K + este crucială, deoarece este implicată în transmiterea impulsurilor nervoase și menținerea potențialului membranei celulare. Fără suficienți ioni K +, funcția neuronilor motori poate fi întreruptă și, ulterior, a mușchilor țintă.

Proteine de transport glucoză-sodiu

Proteinele de transport glucoză-sodiu sunt proteine purtătoare simport care transporta glucoza activ. Când celula are multă glucoză în interior și totuși dorește să preia mai mult, folosește transportor glucoză-sodiu. Acest transportator are site-uri de legare pentru glucoză și doi ioni Na +. Deoarece celula are inițial mai puțini ioni Na +, ionii Na + se difuzează pasiv. În consecință, se generează un gradient de potențial electrochimic și acest lucru determină transportorul să deplaseze în mod activ molecula de glucoză în celulă.

FAQ

Este o proteină purtătoare o proteină de transport?
O proteină purtătoare este un tip de proteine de transport membranar. Un alt tip major de proteine de transport membranar este proteina canal. O modalitate de a distinge o proteină purtătoare de o proteină canal este site-ul său de legare care selectează moleculele de transportat. Când o moleculă sau un solut se leagă de acest loc, proteina purtătoare le mută pe cealaltă parte a membranei. Unii purtători vor avea nevoie de o sursă de energie (de exemplu, ATP sau gradient de potențial electrochimic) sau un foton pentru a incita purtătorul să-și modifice forma, rezultând eliberarea moleculei legate sau a unui solut.

Ce înseamnă pentru o proteină purtătoare să fie saturată?
O proteină purtătoare este saturată atunci când toate siturile sale de legare sunt ocupate. În consecință, rata de transport va fi maximă. Denumită Vmax, rata de transport delimitează o proprietate a transportatorului specific care reflectă rata la care se poate schimba între cele două stări conformaționale ale sale. Când rata de transport este la jumătate din valoarea sa maximă, constanta de legare a unui anumit transportor pentru solutul său (Km) va fi egală cu concentrația solutului. (Ref. 2)

Termeni înrudiți

• Proteină purtătoare de acil
• Proteină purtătoare de lactoză

Vezi și

• Difuzare facilitată
• Transport activ