Transportor cu membrană

Un transportor de membrană este o polipeptidă transmembranară (lanț unic de aminoacizi) capabilă să medieze transportul ionilor sau moleculelor polare de dimensiuni medii ( aminoacizi , zaharuri , nucleotide ) în interiorul celulei .

Prezența transportorilor de membrană este esențială: doar unii compuși sunt capabili să difuzeze liber pe membrana plasmatică ; toate celelalte au nevoie de metode alternative de intrare în citoplasmă . Deși există un număr mare de transportoare diferite, acestea au unele caracteristici comune:

transportul este selectiv pentru substratul care trebuie transportat și se bazează pe interacțiunile sterice dintre transportor și molecula transportată;
translocația prin membrană este legată de o schimbare conformațională a proteinei purtătoare și, mai precis, de deschiderea / închiderea unui "canal" în polipeptidă;
transportul poate necesita sau nu cheltuieli de energie, dând naștere unui transport activ sau respectiv pasiv ;
toate moleculele purtătoare cunoscute sunt proteine transmembranare , adică traversează membrana plasmatică integral.

Mod de intrare

Intrarea în citoplasmă poate avea loc în trei moduri diferite; natura transportului depinde de caracteristicile sterice și chimice ale moleculei în cauză.

Moleculele polare mici (cum ar fi apa , etanolul , indolul , glicerina și ureea ), gazele și moleculele nepolare (cum ar fi hidrocarburile ) se pot difuza prin stratul bilateral fosfolipidic al membranei plasmatice . Mecanismul, în special în ceea ce privește transportul apei, este încă slab definit, dar se crede că molecula de apă, atrasă de capul polar al fosfolipidului, pătrunde în interiorul membranei duble prin alunecarea de-a lungul cozilor apolare.
Macromoleculele (cum ar fi lanțurile polipeptidice), virușii , bacteriile sau fragmentele altor celule pot fi internalizate numai prin procese de endocitoză și fagocitoză . Cu un mecanism similar, numit pinocitoză , celula poate stoca și cantități mari de apă.
Transportorii de membrane, pe de altă parte, se ocupă cu internalizarea ionilor , protonilor și moleculelor polare de dimensiuni medii, cum ar fi zaharurile , nucleotidele și aminoacizii .

Clase de transportoare

Același subiect în detaliu: ATPase .

Transportoarele cu membrană pot fi împărțite în patru clase principale:

Transport ATPaze
Canalele ionice
Permease
Cotransportatori

Acestea diferă prin mecanismul de acțiune, localizarea în celulă și tipul de moleculă transportată.

Transport ATPaze

ATPazele de transport, numite și pompe ionice, exploatează hidroliza ATP pentru a transporta ioni sau protoni împotriva gradientului de concentrație. Acestea sunt împărțite în trei clase, în funcție de mecanismul utilizat și de substratul transportat:

ATPaza de tip P;
ATPaza tip F și ATPaza tip V.

ATPaza de tip P

ATPazele de tip P sunt responsabile în principal de transportul ionilor. Acestea sunt compuse în principal dintr-un singur lanț polipeptidic care îndeplinește atât funcția hidrolitică, cât și cea de transport.
Acestea se numesc de tip P datorită prezenței unui sit de fosforilare la nivelul aspartatului , care în cele două forme diferite deschide și închide canalul pentru ion (Na ⁺ / K ⁺ , H ⁺ / K ⁺ , Ca ⁺⁺ ).
ATPazele de tip P sunt prezente atât pe membrana plasmatică, cât și pe membrana reticulului endoplasmatic .

ATPaze de tip F și tip V

ATPazele de tip V și de tip F sunt responsabile pentru transportul protonilor . Această clasă de ATPază este structural mai complexă, fiind formată din mai multe subunități proteice care se asamblează pe membrana multor compartimente celulare și organite. Complexitatea lor este evidentă și din greutatea moleculară mai mare, care poate depăși 500 kDa . Spre deosebire de ATPazele de tip P, ATPazele de tip V și F nu transferă un reziduu de fosfat în propriul lor aminoacid.
ATPazele de tip F se găsesc în mitocondrii , unde sunt responsabile de mișcarea protonilor pentru sinteza energetică a celulei.
ATPazele de tip V sunt prezente pe diferite vezicule, inclusiv lizozomi , unde prin transportul protonilor favorizează crearea unui mediu de hidrolizare acidă.

Canalele ionice

Același subiect în detaliu: Canalul ionic .

Canalele ionice mediază transportul ionilor între mediul extracelular și citoplasmă sau între diferite compartimente celulare. Transportul este pasiv și urmează gradientul ionilor implicați, cu o viteză liniar proporțională cu cea mai mare concentrație prezentă pe una dintre cele două părți.
Transportul ionilor nu este saturabil, deoarece nu formează legături slabe cu transportorul. Trecerea prin canal este de fapt legată de dimensiunea și sarcina ionului, pierzând o parte din specificitate.
Există două tipuri de canale ionice, care diferă prin tipul de activare:

canale ionice dependente de ligand ;
canale de ioni cu tensiune.

Canalele ionice dependente de ligand

Deschiderea canalului se datorează interacțiunii, într-un alt domeniu al transportorului numit „receptor”, cu o moleculă străină procesului de transport numit ligand . Această interacțiune determină o schimbare conformațională a proteinei transportoare care duce la deschiderea canalului și inițierea transportului ionic în funcție de gradient.
În unele cazuri, proteina receptor este diferită de proteina canal, dar funcțional legată de aceasta.
Canalele ionice sunt numite după ligandul care le activează: câteva exemple sunt Na ⁺ - canalul dependent de acetilcolină , prezent pe membrana plasmatică și canalul dependent de Ca ⁺⁺ - fosfatidilinozitol , prezent pe membrana calciozomului .

Canale de ioni cu tensiune

Canalele ionice cu tensiune sunt activate de diferențele de tensiune în potențialul membranei, care schimbă geometria proteinei purtătoare.
Dintre acestea, canalul Na ⁺ și K ⁺ prezent în celulele nervoase și responsabil pentru propagarea potențialului de acțiune , precum și pentru regenerarea ulterioară a potențialului membranar de repaus. Activarea acestor canale are loc mai ales ca urmare a depolarizărilor membranei, deși este rar să se găsească canale care se deschid datorită unei hiperpolarizări a membranei (canale cu curent de rectificare de intrare pentru potasiu). Canalele închise de tensiune sunt extrem de selective și sunt foarte complexe în structurarea lor. Cele pentru sodiu sunt foarte importante. Acestea constau în cea mai mare parte dintr-o alfa și una sau două subunități beta. Subunitatea alfa este cea mai importantă, deoarece formează porul canalului în sine. fiecare subunitate este caracterizată de 4 domenii formate fiecare din 6 segmente. Unele dintre ele, cum ar fi domeniul s4, vor fi foarte importante pentru procesul de recunoaștere a variației potențiale. Aceste canale au un prag de activare scăzut și o cinetică de inactivare rapidă, din acest motiv sunt prezente în axoni și funcțional sunt principalele canale în dezvoltarea potențialului de acțiune. Canalele de potasiu formate în schimb din 4 subunități alfa formează un por mai compozit și activarea lor are loc la valori potențiale foarte depolarizate, permițând hiperpolarizarea care tinde să stabilizeze potențialul membranei prin intrarea ionului în celulă.

Permease

Același subiect în detaliu: Permease .

Permeazele sunt responsabile pentru transportul moleculelor polare mici și mijlocii, cum ar fi zaharurile, aminoacizii și nucleotidele, în celulă.
Acestea sunt proteine foarte specifice, care au de obicei 12 regiuni transmembranare, plasate într-o poziție concentrică pentru a forma un canal. Un exemplu clasic este permeaza glucozei, care este prezentă în cantități mari pe membrana celulelor roșii din sânge .
Deși transportul este pasiv, acest lucru este de obicei cuplat cu reacții metabolice capabile să modifice substratul transportat: în cazul menționat, glucoza este fosforilată (de enzima hexokinază ) pentru a evita ca, odată cu eliminarea diferenței de concentrație, transportul să fie întrerupt. sau că noua moleculă interiorizată se leagă de permează, saturându-l.

Cotransportatori

Același subiect în detaliu: Cotrasportatore .

Cotransportatorii sunt o clasă de proteine capabile să medieze transportul simultan a doi ioni sau a unui ion și a unei molecule.
Cele două molecule pot fi interiorizate în antiport , când direcția de mișcare a celor două este opusă, sau în simporto , când direcția de mișcare a celor două este aceeași.
Cotransportatorii sunt capabili să transporte un substrat împotriva gradientului său de concentrație, folosind energia derivată din diferența de concentrație a celuilalt substrat. De exemplu, glucoza este transportată în interiorul celulelor epiteliului intestinal printr-un simport care exploatează gradientul Na ⁺ (fără utilizarea directă a ATP ). În sistemul nervos, cotransportatorii contribuie la funcționarea sinapselor prin îndepărtarea neurotransmițătorilor din fanta sinaptică, cum ar fi acidul glutamic sau acidul gamma-aminobutiric, care sunt aduși înapoi în neuroni împreună cu sodiul după ce și-au efectuat acțiunea excitativă sau inhibitorie. Un exemplu de antiport este în schimb transportul de sodiu și potasiu de către Na ⁺ / K ⁺ ATPaza (care exploatează energia provenită de la o moleculă de ATP ).

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe membranele de transport

linkuri externe

Portalul de biologie : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de biologie