Функция белка транспортная: Транспортные белки и основные функции транспортных белков

Транспортные белки и основные функции транспортных белков

Что представляют собой транспортные белки?

Определение 1

Транспортные белки — это группа белков, переносящие различные лиганды через клеточную мембрану и внутрь клетки, если организм одноклеточный, и между различными клетками (если организм многоклеточный).

Особенности транспортных белков

Есть несколько функций, которые белки выполняют в клетках. Это:

• каталитическая;
• строительная;
• ферментативная;
• энергетическая и др.

Все белковые молекулы приравниваются к гетерополимерам и отличаются различной длиной. Мономеры белков — это аминокислоты. Белок состоит из таких веществ как кислород, водород, углерод, азот. Практически во всех белках есть в составе сера, так как она считается основной составляющей аминокислот цистеина и метионина.

Транспортные белки могут внедряться в мембрану или секретироваться из клетки в виде растворов из ядра и органелл эукариотического организма.

Основные группы транспортных белков:

• хелатирующие;
• ионные;
• транспортирующие.

Определение 2

Транспортная функция белков — это процесс участия белков в переносе веществ в клетки и за пределы клеток, а также внутри клеточного пространства.

В организме человека функция белков находит реализацию в транспорте крови и прочих жидкостей организма, имеющих в составе белковые молекулы.

Транспортная функция каждой группой упомянутых белков выполняется по-своему: в зависимости от скорости и направления транспорта. Принято считать, что белковая молекула может укладываться разнообразными способами, а также принимать разные формы и конформации. Все это зависит от:

• условий pH;
• уровня температуры;
• наличия конкретных ионов.

Замечание 1

Кроме того, структура определяется способом сворачивания полипептидной цепи внутри раствора — на это влияет последовательность аминокислот.

Специфика видов транспорта

Белки помогают осуществлять различные виды транспорта.

Степень прохождения веществ через билипидный мембранный слой определяет перенос веществ через клеточную мембрану, который протекает в несколько этапов.

Чтобы клетка полноценно функционировала, в нее должны поступать:

• углеводы;
• аминокислоты;
• ионы щелочных металлов.

Слои липидов для различных веществ являются практически непроницаемыми. Поэтому внутри мембраны есть специализированные транспортные белки — они переносят полярно заряженные соединения.

Такой транспорт веществ бывает:

• активным. Он реализуется с помощью специализированных каналов внутри мембраны против градиента концентрации — в ходе процесса происходят определенные затраты энергии. Активный транспорт предполагает активное участие белков-переносчиков. Чтобы такой перенос состоялся, нужна энергия — транспортные белки ее получают в результате расщепления АТФ;
• пассивным. Реализуется из области высокой концентрации в область низкой концентрации. При этом затрат энергии не наблюдается. Такой путь имеет вид диффузии, которая может быть простой и облегченной.

Облегченная и простая диффузия

Белки-переносчики обеспечивают облегченную диффузию. Этот вариант транспорта реализуют различные конформации белка — в процессе могут участвовать несколько белков или один.

При участии одной лишь транслоказы, то белок связывает вещество и сближается с другой стороной мембраны. После чего он отдает связанное вещество и возвращается в исходное положение.

Если участвует несколько белков, то один из них связывается с исходным веществом, передает его другому белку до того времени, пока вещество не доходит по цепи до другой стороны мембраны.

Пассивный транспорт может осуществляться по белкам-каналам. Эти каналы образуют водные поры — они находятся в открытом состоянии в определенный момент времени. Каналы служат средством транспортировки белков из одной клетки в другую.

Также вещества могут попасть в клетку с помощью эндоцитоза: в этом процессе принимают участие только специализированные транспортные белки.

Простая диффузия обеспечивает попадание в клетку разнообразных гидрофобных веществ вроде кислорода, азота, бензола, а также полярных молекул вроде воды и углекислого газа. Аминокислоты и моносахариды с помощью простой диффузии попасть в клетку не могут.

Что касается воды, то она диффундирует в клетку путем осмоса.

Определение 3

Осмос — односторонняя диффузия воды через полупроницаемую мембрану в раствор с более высокой концентрацией.

В растворе с высокой концентрацией есть молекулы растворителя, но в минимальной концентрации. В этот раствор при помощи диффузии просачивается растворитель из области вещества с меньшей концентрацией.

Основные функции транспортных белков

Внутри клетки между ядром и другими органоидами через клеточную мембрану осуществляется перенос веществ. Этот перенос возможен за счет ядерных пор, которые пронизывают два слоя белковой оболочки. В свою очередь, оболочки тоже состоят из белков.

Перенос веществ из цитоплазмы в ядро клетки происходит вместе со специальными белками, которые называются транспортинами. Именно они распознают вещества, которые нужно транспортировать, и образуют с ними связь. Белок-транспортин соединяется с белками ядерной поры, а затем распадается. После этого транспортные белки снова возвращаются в цитоплазму.

В процессе переноса белков из цитоплазмы к другим органоидам участвуют белки-переносчики. Вещества внутри организма также переносятся при помощи белков.

Пример 1

Гемоглобин переносит кислород.

Плазма крови всегда содержит транспортные белки.

Определение 4

Транспортные белки плазмы крови — сывороточные альбумины.

Пример 2

Транспортировка жирных кислот происходит при помощи альбуминов сыворотки крови, а гормонов щитовидной железы — при помощи транстиретина.

Пример 3

Альбумины помимо прочего переносят билирубин, разнообразные лекарства, ионы и прочие вещества.

Есть и другие примеры транспортных белков.

Пример 4

Миоглобин, белок скелетных мышц, переносит кислород, а глобулин — гормоны и витамины.

Транспортная функция белков | это.

.. Что такое Транспортная функция белков?

Транспортная функция белков — участие белков в переносе веществ в клетки и из клеток, в их перемещениях внутри клеток, а также в их транспорте кровью и другими жидкостями по организму.

Есть разные виды транспорта, которые осуществляются при помощи белков.

Содержание 1 Перенос веществ через клеточную мембрану 2 Перенос веществ внутри клетки 3 Перенос веществ по организму 4 См. также

Перенос веществ через клеточную мембрану

У всех клеток есть мембрана, состоящая из двойного слоя липидов. В клетку должны поступать многие необходимые для жизни вещества (сахара, аминокислоты, ионы щелочных металлов), но липидный бислой для них практически непроницаем. Поэтому в состав мембраны входят транспортные белки, которые и осуществляют перенос полярных или заряженных соединений. Транспорт этих соединений в клетку делится на активный и пассивный. Пассивный транспорт — транспорт веществ из области с высокой концентрацией в область низкой без затрат энергии, то есть диффузия. Она делится на 2 варианта: простая и облегчённая.

В облегчённой диффузии участвуют белки-переносчики. Этот вариант может сопровождаться конформационными изменениями белка. Есть несколько путей переноса веществ в этом случае: когда участвует один белок и когда участвуют несколько. Если участвует один белок(транслоказа), то он связывает вещество, потом сближается с другой стороной мембраны, отдаёт связанное вещество и возвращается в исходное состояние. Если участвуют несколько белков, то один связывается с веществом, потом передаёт его другому и так далее, пока вещество не дойдёт по цепи до противоположной стороны мембраны.

Пассивный транспорт обеспечивают также белки-каналы. Каналообразующие белки образуют в мембране водные поры, через которые (когда они открыты) могут проходить вещества. особые семейства каналообразующих белков (коннексины и паннексины) формируют щелевые контакты, через которые низкомолекулярные вещества могут транспортироваться из одной клетки в другую (через паннексины и в клетки из внешней среды).

Активный транспорт происходит против градиента концентрации и протекает с затратой энергии. В активном транспорте участвуют белки-переносчики. Энергия, которая требуется для осуществления активного транспорта, обычно получается транспортными белками при расщеплении АТФ. Один из наиболее изученных белков, осуществляющих активный транспорт — Na⁺/K⁺-аденозинтрифосфатаза. За полный цикл работы этого насоса в клетку попадают из внешней среды 3 иона Na⁺ и выбрасывается наружу 2 иона K⁺.

Ещё один путь попадания веществ внутрь клетки — их поглощение путем эндоцитоза. В этом процессе также могут участвовать специальные транспортные белки. Например, гастромукопротеид (внутренний фактор Касла), который синтезируется в клетках слизистой оболочки желудка, обеспечивает поглощение путем эндоцитоза клетками подвздошной кишки витамина B12.

Перенос веществ внутри клетки

Этот перенос осуществляется между ядром и другими органоидами и цитоплазмой клетки. Например, перенос белков между ядром и цитоплазмой (ядерно-цитоплазматический транспорт) происходит благодаря ядерным порам, которые пронизывают двухслойную оболочку ядра. Они состоят примерно из тридцати белков — нуклеопоринов. Вещества переносятся из цитоплазмы в ядро клетки вместе с белками — транспортинами. Эти белки узнают вещества, предназначенные для транспорта в ядро, и связываются с ними. Затем этот комплекс белков заякоривается на белках ядерной поры и попадает в её канал, а затем в ядро. Там она связывается ещё с одним белком и распадается, а транспортины направляются обратно в цитоплазму.

Перенос белков из цитоплазмы к другим органоидам клетки происходит с помощью белков-переносчиков. В этом процессе участвуют также шапероны.

Также для транспортировки веществ внутри клеток используются микротрубочки — структуры, состоящие из белков тубулинов. По их поверхности могут передвигаться митохондрии и мембранные пузырьки с грузом (везикулы). Этот транспорт осуществляют моторные белки. Они делятся на два типа: цитоплазматические динеины и кинезины. Эти две группы белков различаются тем, от какого конца микротрубочки они перемещают груз: динеины от + -конца к — -концу, а кинезины в обратном направлении.

Перенос веществ по организму

Транспорт веществ по организму в основном осуществляется кровью. Кровь переносит гормоны, пептиды, ионы от эндокринных желез к другим органам, переносит конечные продукты метаболизма к органам выделения, переносит питательные вещества и ферменты, кислород и углекислый газ.

Наиболее известный транспортный белок, осуществляющий транспорт веществ по организму — это гемоглобин. Он переносит кислород и диоксид углерода по кровеносной системе от лёгких к органам и тканям. У человека около 15 % углекислого газа транспортируется к лёгким с помощью гемоглобина. В скелетных и сердечной мышцах перенос кислорода выполняется белком, который называется миоглобин.

В плазме крови всегда находятся транспортные белки — сывороточные альбумины. Жирные кислоты, например, транспортируются альбуминами сыворотки крови. Кроме того, белки группы альбуминов, например, транстиретин, транспортируют гормоны щитовидной железы. Также важнейшей транспортной функцией альбуминов является перенос билирубина, желчных кислот, стероидных гормонов, лекарств (аспирин, пенициллины) и неорганических ионов.

Другие белки крови — глобулины переносят различные гормоны, липиды и витамины. Транспорт ионов меди в организме осуществляет глобулин — церулоплазмин, транспорт ионов железа — белок трансферрин, транспорт витамина B12 — транскобаламин.

См. также

• Белки
• Микротрубочки
• Мембрана
• Пассивный транспорт
• Активный транспорт
• Ядерные поры

Транспортный белок – определение, функция, типы и примеры

Транспортный белок Определение

Транспортные белки – это белки, которые переносят вещества через биологические мембраны. Транспортные белки находятся внутри самой мембраны, где они образуют канал или транспортный механизм, позволяющий их субстрату проходить с одной стороны на другую.

Вещества, транспортируемые этими белками, могут включать ионы, такие как натрий и калий; сахара, такие как глюкоза; белки и молекулы-мессенджеры; и многое другое.

Транспортные белки обычно выполняют два типа транспорта: «облегченная диффузия», когда транспортный белок просто создает отверстие для диффузии вещества по градиенту его концентрации; и «активный транспорт», когда клетка расходует энергию для перемещения вещества против градиента его концентрации.

Функция транспортного белка

Жизнь, какой мы ее знаем, зависит от способности клеток избирательно перемещать вещества, когда это необходимо. Некоторые важные молекулы, такие как ДНК, должны постоянно находиться внутри клетки; но другим молекулам, таким как ионы, сахара и белки, может потребоваться проходить внутрь и наружу, чтобы клетка функционировала должным образом.

Каждый транспортный белок предназначен для транспортировки определенного вещества по мере необходимости. Некоторые белковые каналы, например, открываются только тогда, когда они получают правильный сигнал, позволяя веществам, которые они транспортируют, течь по требованию. Активные транспортеры также часто могут «включаться и выключаться» молекулами-мессенджерами.

Перемещая вещества через мембраны, транспортные белки делают возможным все, от нервных импульсов до клеточного метаболизма.

Без транспортных белков, например, не существовало бы натриево-калиевого градиента, который позволяет нашим нервам возбуждаться.

Типы транспортных белков

Каналы/поры

Как следует из их названия, «канальные» или «поровые» белки открывают отверстия в мембране клетки.

Эти белки характеризуются одновременной открытостью как внутриклеточному, так и внеклеточному пространству. Напротив, белки-носители открыты только внутри или снаружи клетки в любой момент времени.

Каналы или поры обычно устроены так, что через них может проходить только одно конкретное вещество.

Например, потенциалзависимые ионные каналы часто используют заряженные аминокислоты, расположенные на точном расстоянии друг от друга, чтобы притягивать желаемый ион и отталкивать все остальные. Желаемый ион может затем проходить через канал, в то время как другие вещества не могут.

Потенциалзависимые ионные каналы являются хорошими примерами транспортных белков, которые действуют по мере необходимости. Часто обнаруживаемые в нейронах потенциалзависимые ионные каналы открываются в ответ на изменения электрохимического потенциала мембраны.

В закрытом состоянии потенциалзависимый канал не пропускает ионы через клеточную мембрану. Но когда он открыт, через него очень быстро проходит огромное количество ионов, что позволяет клетке быстро изменять свой мембранный потенциал и запускать нервный импульс.

Белки-носители

Белки-носители — это транспортные белки, которые одновременно открыты только с одной стороны мембраны.

Они часто устроены таким образом, потому что они транспортируют вещества против их градиента концентрации. Открытие одновременно с обеих сторон мембраны может позволить этим веществам просто течь обратно по градиенту их концентрации, сводя на нет работу белка-носителя.

Для выполнения своей работы белки-переносчики обычно используют энергию для изменения формы.

Натриево-калиевый насос, например, использует энергию АТФ, чтобы изменить свою форму с открытой для внутриклеточного раствора на открытую для внеклеточного раствора. Это позволяет ему собирать ионы внутри клетки и высвобождать их за ее пределы, а затем наоборот.

Другие белки-носители могут использовать другие источники энергии, такие как существующие градиенты концентрации, для осуществления «вторичного активного транспорта». Это означает, что их транспортировка возможна благодаря затрате энергии клеткой, но сам белок не использует АТФ напрямую.

Как это возможно? Эти белки-переносчики часто используют энергию одного вещества, которое «хочет» двигаться вниз по градиенту концентрации, чтобы изменить свою форму. То же изменение формы позволяет ему транспортировать вещество, которое при этом «не хочет» двигаться.

Хорошим примером является натрий-глюкозный транспортный белок, который использует градиент концентрации натрия, первоначально созданный натрий-калиевым насосом, для перемещения глюкозы против градиента ее концентрации.

Ниже мы подробно обсудим натрий-калиевый насос и натрий-глюкозный транспортный белок.

Примеры транспортных белков

Натрий-калиевый насос

Наиболее известным примером основного активного транспортного белка является натрий-калиевый насос. Именно этот насос создает ионный градиент, который позволяет нейронам возбуждаться.

Натриево-калиевый насос начинается с мест связывания натрия, обращенных внутрь клетки. Эти участки притягивают ионы натрия и удерживают их.

Когда каждый из его трех центров связывания натрия связывает ион натрия, белок затем связывается с молекулой АТФ и расщепляет ее на АДФ + фосфатную группу. Белок использует энергию, высвобождаемую в этом процессе, для изменения формы.

Теперь места связывания натрия обращены к внеклеточному раствору. Они высвобождают три иона натрия за пределы клетки, в то время как сайты связывания калия в белке связываются с двумя ионами калия.

Когда оба сайта связывания калия заполнены, белок возвращается к своей первоначальной форме. Теперь ионы калия высвобождаются внутри клетки, а пустые места связывания натрия могут связывать больше ионов натрия.

Схема натрий-калиевого насоса

На каждую АТФ, которую использует этот насос, он транспортирует три положительно заряженных иона за пределы клетки, а обратно в нее транспортирует только два. Это создает электрохимический градиент, при этом внутренняя часть ячейки заряжена отрицательно по отношению к внешнему раствору. Это также создает сильный градиент концентрации, когда внутри клетки гораздо больше калия, а снаружи гораздо больше натрия.

Когда наступает время для возбуждения нервной клетки, сильные электрические и химические градиенты позволяют клетке производить огромные мгновенные изменения, открывая потенциалозависимые ионные каналы.

Транспортные белки натрия-глюкозы

Транспортный белок натрия-глюкозы использует вторичный активный транспорт для перемещения глюкозы в клетки. Они активны в клетках кишечника и в клетках почек, которым необходимо перемещать глюкозу в системы организма против градиента ее концентрации.

Эта операция требует энергии, потому что рассматриваемые клетки имеют более высокую концентрацию глюкозы, чем внеклеточная жидкость. Следовательно, глюкоза не может диффундировать в клетки сама по себе; нужно приложить энергию.

В этом случае энергия исходит от градиента концентрации натрия. Благодаря действию натрий-калиевого насоса вне клетки находится гораздо больше натрия, чем внутри нее. Таким образом, существует сильный градиент концентрации, способствующий перемещению натрия в клетку.

Этот градиент концентрации можно рассматривать как тип «запасенной энергии». Натрий-калиевый насос берет энергию из АТФ и превращает ее в этот градиент концентрации, который затем можно использовать для других целей, таких как транспортный белок натрий-глюкоза.

Закрытые ионные каналы в улитке

Закрытые ионные каналы представляют собой пассивные транспортные белки, которые открываются в ответ на определенные раздражители. Возможно, вы знакомы с потенциалзависимыми ионными каналами, такими как те, которые вызывают активацию наших нейронов в ответ на входные данные от других нейронов.

Менее известны закрытые ионные каналы улитки, которые открываются механическим давлением, а не изменением напряжения. Эти замечательные ионные каналы позволяют нервам нашего внутреннего уха срабатывать в ответ на колебания звука. Вот так мы слышим.

В улитке за наш слух отвечают специальные клетки, называемые волосковыми. «Внешние волосковые клетки» колеблются в ответ на звуковые волны, усиливая их вибрации.

Внутренние волосковые клетки, напротив, выполняют особую функцию. В ответ на эти вибрации они открывают ионные каналы в своих клеточных мембранах и выделяют нейротрансмиттеры — точно так же, как это делает нейрон.

Эти нейротрансмиттеры вызывают возбуждение соседних нервов. Вот так звук преобразуется в нервные импульсы!

• Активный транспорт – Транспорт веществ через биологические мембраны, требующий от клетки расхода энергии.
• Gated Ion Channel – белок, пропускающий ионы в открытом состоянии, который открывается в ответ на определенный раздражитель.
• Пассивный транспорт – Транспорт веществ через биологические мембраны, который происходит естественным путем, без необходимости затрат энергии.

Викторина

1. Почему это называется «облегченной диффузией»?
A. Потому что вещество естественным образом диффундирует по градиенту концентрации без помощи транспортного белка.
B. Потому что вещество нуждается в транспортном белке для расходования энергии, чтобы облегчить его движение.
C. Поскольку вещество естественным образом диффундирует вниз по градиенту концентрации, но ему помогает белок, открывающий канал или пору в клеточной мембране, через которые оно может пройти.
D. Потому что вещество пытается диффундировать, но останавливается клеточной мембраной.

Ответ на вопрос №1

C верно. При облегченной диффузии транспортные белки «облегчают», открывая каналы или поры в непроницаемой клеточной мембране.

2. В чем разница между первичным и вторичным активным транспортом?
A. При первичном активном транспорте используются белки-переносчики, а при вторичном активном транспорте — белковые каналы.
B. Первично-активный транспорт может транспортировать только одно вещество за раз, тогда как вторично-активный транспорт может транспортировать два вещества.
C. Первичный активный транспорт требует энергии; вторичного активного транспорта нет.
D. Первичные активные транспортные белки напрямую используют АТФ. Вторичные активные транспортные белки используют энергию, полученную в результате других АТФ-зависимых процессов.

Ответ на вопрос №2

D верно. Все виды активного транспорта требуют от клетки расхода энергии. Первичные активные транспортные белки получают энергию непосредственно от АТФ; вторичные активные транспортные белки используют энергию процессов, происходящих от АТФ.

3. Что из следующего НЕ является примером активного транспорта?
A. Натриево-калиевый насос перекачивает натрий и калий против градиента их концентрации.
B. Ионные каналы волосковых клеток открываются в ответ на давление, позволяя ионам проходить через них.
C. Транспортер натрия-глюкозы использует градиент концентрации натрия для перемещения глюкозы в клетку.
D. Ничего из вышеперечисленного.

Ответ на вопрос №3

B верно. Ионные каналы представляют собой форму пассивного транспорта; они позволяют ионам двигаться вниз по градиенту их концентрации, что не требует затрат энергии.

Ссылки

• Холл, Джон Э.; Гайтон, Артур С. (2006). Учебник медицинской физиологии . Сент-Луис, Миссури: Эльзевир Сондерс. ISBN 0-7216-0240-1
• Левер, Дж. Э. (1992). Клеточная и молекулярная биология симпорта Na/глюкозы. Мембранный транспорт в биологии , 56-72. doi:10.1007/978-3-642-76983-2_2

Белок-носитель – определение и примеры

Белок-носитель
сущ., множественное число: белки-носители
[ˈkæ.ɹɪ.ɚ ˈpɹəʊti.ɪn]
Определение: тип белка клеточной мембраны, участвующий в транспорте

Содержание

Белок-носитель представляет собой тип белка клеточной мембраны, участвующий в облегченной диффузии и активном транспорте веществ из клетки или внутрь клетки. Белки-носители отвечают за диффузию сахаров, аминокислот и нуклеозидов. Это также белки, которые поглощают молекулы глюкозы и транспортируют их и другие молекулы (например, соли, аминокислоты и т. д.) внутрь клетки. Например, белки-носители, такие как интегральные трансмембранные белки, встроенные в клеточную мембрану , будут иметь высокое сродство к определенным веществам на внешней стороне клетки, а затем претерпят конформационные изменения, чтобы облегчить прохождение этих веществ внутрь клетки через мембранные барьеры.

.

Белок-носитель Определение

В биологии белком-носителем является тип белка, который переносит определенное вещество через внутриклеточные компартменты, во внеклеточную жидкость или через клетки, в отличие от белков каналов, которые являются еще одним транспортным белком мембраны, который менее избирательен в транспортировке молекул. Подобно другим мембранным транспортным белкам, белки-переносчики расположены в липидных бислоях клеточных структур, таких как клеточные мембраны, митохондрии и хлоропласты.

Носители и каналообразователи

Белки-носители являются мембранными транспортными белками наряду с белками каналов. Как мембранные транспортные белки, они расположены в биологических мембранах, и их основная функция заключается в перемещении молекул из одного места в другое. Эти транспортеры хотя и отличаются в некоторых аспектах.

Канальные белки, как следует из их названия, образуют « канал », который служит проходом для прохождения молекул. Они прочно и постоянно расположены в плазматической мембране, при этом их гидрофобные домены взаимодействуют с липидами мембраны.

Каналы, которые остаются открытыми как внутрь клетки, так и наружу, называются порами . Аквапорин является примером белкового канала в клеточной мембране, который позволяет молекулам воды проходить через него. И наоборот, белки-переносчики не образуют каналов. Скорее, у них есть сайты связывания, с которых могут связываться молекулы. Затем они перемещают молекулы к месту назначения, то есть внутрь или наружу мембраны. Наличие сайтов связывания указывает на то, что белки-переносчики более избирательны в отношении молекул, которые они транспортируют. Кроме того, они не открыты одновременно как внутрь, так и наружу клетки, в отличие от некоторых белков каналов, в частности, поринов, которые открыты с обеих сторон одновременно. Таким образом, в отличие от пориновых каналов, белки-переносчики способны транспортировать молекулы против градиента их концентрации, как при активном транспорте.

Типы белков-носителей

Белки-носители, участвующие в активном транспорте молекул или веществ, могут быть классифицированы на основе транспортной активности, в которой они участвуют. градиент концентрации, а не за счет гидролиза АТФ. Они переносят молекулы из области высокой концентрации в область низкой концентрации. Примерами являются белки-переносчики, участвующие в облегченной диффузии сахаров, аминокислот и нуклеозидов через клеточные мембраны большинства клеток. (Ссылка 1)

Белки-носители, которые транспортируют молекулы против градиента концентрации, потребляют значительное количество энергии. В зависимости от источника энергии белки-носители можно классифицировать как (1) АТФ-управляемые, (2) управляемые электрохимическим потенциалом или (3) управляемые светом. Белки-носители, управляемые АТФ, — это белки, которым АТФ требуется для транспортировки молекул, тогда как белки, управляемые электрохимическим потенциалом, питаются электрохимическим потенциалом. Световые насосы — это насосы, приводимые в действие фотонами. Эти насосы обычно встречаются в бактериальных клетках. (Ссылка 2) Первые два более подробно описаны ниже.

Белки-носители, управляемые АТФ

Белки-носители, управляемые АТФ , — это белки, которым для перемещения молекул требуется связывание с АТФ. Конкретным примером переносчика, управляемого АТФ, является натриево-калиевый насос в плазматической мембране клеток животных. Насос специфически связывается с ионами натрия и калия. Для поддержания гомеостаза этот насос поддерживает соответствующие уровни таких ионов. Для этого насос активно перемещает 3 иона натрия (Na ⁺ ) изнутри клетки, а затем заменяет их 2 ионами калия (K ⁺ ) извне для каждой используемой молекулы АТФ. Эта форма активного транспорта, в которой химическая энергия (АТФ) подпитывает процесс, называется первичным активным транспортом .

Белки-переносчики, управляемые электрохимическим потенциалом

Рисунок 1: Схематическая диаграмма трех типов портеров в опосредованном переносчиком транспорте. Изображение предоставлено: OpenStax Biology, CC BY 4.0

Белки-носители, управляемые электрохимическим потенциалом , — это белки, в которых градиент электрохимического потенциала подпитывает их транспортную активность. Эта форма активного транспорта называется вторичный активный транспорт .

Его также называют парным транспортом , потому что две молекулы одновременно транспортируются через мембрану. Если белок-носитель несет две молекулы в одном направлении, он называется симпортером . Если белок-носитель перемещает две молекулы в противоположных направлениях, его называют антипортером . Тем не менее, некоторые портеры переносят одну молекулу с одной стороны мембраны на другую. Их зовут унипортеры.

Схематические изображения трех типов носильщиков см. на рис. 1, где представлена ​​схема, изображающая три формы транспорта с участием перевозчика, или посмотрите видео ниже.

 

 

Функции белков-носителей

Белки-носители участвуют как в пассивном, так и в активном типах биологических транспортных процессов. При пассивном транспорте молекулы транспортируются вниз по склону, т. е. от более высокой концентрации к более низкой. Разница в концентрациях между двумя регионами создает градиент концентрации этого достаточно, чтобы запустить пассивный транспорт. Однако из-за липидно-двухслойной природы клеточной мембраны не все молекулы смогут двигаться наружу или внутрь клетки в соответствии с градиентом их концентрации. Полярные молекулы и ионы не могут легко диффундировать через мембрану. Им нужны мембранные транспортные белки, такие как носители, для облегчения их транспорта.

Если в процессе используется белок-носитель, молекула « занимает место» на белке-носителе с одной стороны мембраны, а затем переносится на другую сторону для высвобождения. Эта форма диффузии (или пассивного транспорта), которая использует мембранный белок для транспорта вниз по градиенту концентрации, называется облегченной диффузией .

В то время как некоторые мембранные белки не способны к активному транспорту, белки-переносчики обеспечивают активный транспорт. Молекулы, связанные с белками-переносчиками, могут перемещаться в гору, то есть из области более низкой концентрации в область более высокой концентрации. Эта форма транспорта называется активным транспортом, при котором молекулы движутся против градиента концентрации, т.е.0183 в направлении, в котором они обычно не ходят, так как район уже сконцентрирован .

Поэтому для подпитки процесса необходим источник энергии (например, АТФ). Это то, что происходит во время активного транспорта Na ⁺ и K ⁺ , а также NADH, поскольку он перемещает протоны через внутреннюю митохондриальную мембрану, где АТФ связан с их транспортом.

Транспортный механизм

Как при пассивном, так и при активном транспорте белки-переносчики перемещают молекулы, связываясь с последними, а затем претерпевают конформационные изменения. Они меняют форму, перенося молекулы с одной стороны мембраны на другую. Однако для активного транспорта требуется химическая энергия. В результате гидролиза АТФ высвобождается энергия, когда АТФазы катализируют разложение АТФ до АДФ. Высвобождение одного неорганического фосфата из АТФ также вызывает сопутствующее высвобождение энергии. Не все активные транспортные процессы подпитываются прямым связыванием АТФ. Другая форма активного транспорта использует электрохимический градиент , а не АТФ. Например, катионы, движущиеся пассивно , будут генерировать энтропию, которая может подпитывать активный транспорт другой группы ионов.

Примеры белков-носителей

Вот некоторые из распространенных примеров белков-носителей.

• Транспортеры глюкозы
• Натриево-калиевый насос (Na+/K+ насос)
• Транспортные белки глюкозы-натрия

Транспортеры глюкозы

Рисунок 2: Транспортеры глюкозы. Глюкоза поглощается клеткой извне в качестве переносчика глюкозы. Молекулы глюкозы перемещаются пассивно, из области высокой концентрации (вне клетки) в область низкой концентрации (внутри клетки, т.е. в цитозоле).

«Переносчики глюкозы» в клеточной мембране клеток животных поглощают молекулы глюкозы без использования АТФ, когда в клетке меньше глюкозы, чем снаружи. Глюкоза является жизненно важной биомолекулой, поскольку она служит источником энергии. В клетках человека имеется 14 переносчиков глюкозы. Они представляют собой uniporter , специфически связывающиеся с молекулами глюкозы и переносящие их. GLUT1, например, является переносчиком глюкозы, экспрессируемым почти во всех типах клеток. У взрослых он экспрессируется на самых высоких уровнях в эритроцитах.

Натриево-калиевый насос (Na

⁺ /K ⁺ насос)

Na ⁺ /K ⁺ насос является антипортером. Он имеет сайты связывания для ионов Na ⁺ и ионов K ⁺ . Поскольку движение этих ионов идет против градиента их концентрации, для насоса требуется источник энергии. Таким образом, он связывается с АТФ, чтобы гидролизовать его до АДФ. В результате высвобождается энергия. Насос использует эту энергию для изменения своей формы. После конформационного изменения ионы отделяются от насоса, но высвобождаются в противоположных направлениях. На 9Ионы 0241 + откачиваются, а ионы K ⁺ закачиваются в клетку. Функция насоса Na ⁺ / K ⁺ имеет решающее значение, поскольку он участвует в передаче нервных импульсов и поддержании потенциала клеточной мембраны. Без достаточного количества ионов K ⁺ может быть нарушена функция моторных нейронов, а впоследствии и мышц-мишеней.

Транспортные белки глюкозы-натрия

Транспортные белки глюкозы-натрия являются симпортными белками-переносчиками, которые транспортируют глюкозу активно. Когда в клетке содержится много глюкозы, но она все же хочет получить больше, она использует переносчик глюкозы-натрия. Этот транспортер имеет сайты связывания глюкозы и двух ионов Na ⁺ . Поскольку в клетке изначально меньше ионов Na ⁺ , ионы Na ⁺ диффундируют пассивно. Следовательно, создается градиент электрохимического потенциала, который заставляет транспортер активно перемещать молекулу глюкозы в клетку.

Часто задаваемые вопросы

Является ли белок-носитель транспортным белком?
Белок-носитель представляет собой тип мембранного транспортного белка. Еще одним важным типом мембранного транспортного белка является канальный белок. Одним из способов отличить белок-носитель от белка канала является его сайт связывания, который выбирает молекулы для транспорта. Когда молекула или растворенное вещество связываются с этим участком, белок-носитель перемещает их на другую сторону мембраны. Некоторым носителям потребуется источник энергии (например, АТФ или градиент электрохимического потенциала) или фотон, чтобы побудить носитель изменить свою форму, что приведет к высвобождению связанной молекулы или растворенного вещества.

Что означает насыщение белка-носителя?
Белок-носитель считается насыщенным, когда все его сайты связывания заняты. Следовательно, скорость транспортировки будет максимальной. Обозначаемая как V _max , скорость переноса определяет свойство конкретного носителя, которое отражает скорость, с которой он может изменяться между двумя своими конформационными состояниями. Когда скорость транспорта составляет половину максимального значения, константа связывания конкретного транспортера с его растворенным веществом (K _м ) будет равна концентрации растворенного вещества. (Ссылка 2)

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о белке-переносчике.

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Что такое белок-носитель?

Тип белка, который транспортирует биомолекулы внутри клетки

Тип белка, который транспортирует биомолекулы вне клетки

Тип белка, который транспортирует биомолекулы внутрь и наружу клетки

2.