MEMBRANTRANSPORTERPROTEINE: FUNKTIONEN UND TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Die Membrantransporter sind integrale Membranproteine, die auf den spezifischen Transport von Ionen und kleinen Molekülen spezialisiert sind, die auf beiden Seiten der Zellmembranen löslich sind.

Da diese Moleküle das hydrophobe Herz von Lipiddoppelschichten nicht alleine durchqueren können, ermöglichen diese Proteine ​​der Zelle: unterschiedlich definierte Umgebungen aufrechtzuerhalten, Nährstoffe aufzunehmen, Abfallprodukte des Stoffwechsels auszuscheiden und Konzentrationen von Ionen und Molekülen zu regulieren.

Membrantransporterprotein. Von Emma Dittmar - Eigene Arbeit, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Transporterproteine ​​wurden in zwei große Gruppen eingeteilt: Kanäle und Transporter. Transporter binden spezifisch das zu transportierende Molekül und unterliegen Konformationsänderungen, um sie mobilisieren zu können. Die Kanäle binden wiederum keine Moleküle, sondern bilden einen Tunnel, aus dem sie sich frei bewegen können, einfach ausgeschlossen durch ihren molekularen Radius.

Zusätzlich zu dieser Klassifizierung gibt es andere, die die Menge der zu transportierenden Moleküle, die Richtung, in die sie transportiert werden, die Abhängigkeit oder Nichtabhängigkeit von Energie und die von ihnen verwendete Energiequelle berücksichtigen.

Transport über die Zellmembran

Die Synthese einer Membran war das letzte evolutionäre Ereignis, das zu Zellen führte.

Absolut alle Zellmembranen bilden Barrieren, die dem freien Durchgang von Ionen und Molekülen in und aus Zellen entgegenwirken. Sie müssen jedoch den Eintritt von Personen ermöglichen, die für ihren Betrieb von entscheidender Bedeutung sind, sowie den Austritt von Abfällen.

Daher wird der Transport von Molekülen in beide Richtungen selektiv durchgeführt. Mit anderen Worten, die Zelle entscheidet, wer sie zu welchem ​​Zeitpunkt ein- oder auslässt.

Um dies zu erreichen, werden spezielle Transmembranproteine ​​verwendet, die als Kanäle oder Gateways fungieren und als Membrantransporter bezeichnet werden.

Etwa 20% der Gene in einer Zelle kodieren für diese Membrantransporterproteine. Dies gibt uns eine Vorstellung von der Relevanz, die der Transport für die Zellfunktion hat.

In diesem Sinne ist die Untersuchung dieser Proteine ​​sowohl für die Identifizierung chemotherapeutischer Ziele als auch für mögliche Transportmittel für Arzneimittel in Zielzellen von großer Bedeutung.

Funktionen von Membrantransportern

Zelltransporter sind für die Übertragung von gelösten Stoffen organischer und anorganischer Natur durch Zellmembranen verantwortlich.

Diese Übertragung wird speziell nur zu den Zeiten durchgeführt, zu denen die Zelle sie benötigt, um:

- Aufrechterhaltung zellulärer elektrochemischer Gradienten, die für die Erfüllung lebenswichtiger Funktionen wie der von der Zelle benötigten Energieerzeugung und der Reaktion auf Reize in erregbaren Membranen unerlässlich sind.

- Nehmen Sie Makro- und Mikronährstoffe aus dem Medium, das erforderlich ist, um die Zelle mit den Monomeren zu versorgen, die die Skelette ihrer Makromoleküle (Nukleinsäuren, Proteine, Kohlenhydrate und Lipide) bilden.

- Reagieren Sie auf Reize und nehmen Sie daher an zellulären Signalprozessen teil.

Arten von Membrantransporterproteinen

Membrantransporter wurden nach der Art des Transports, den sie durchführen, in zwei große Kategorien eingeteilt: Kanäle und Transporter.

Arten von Membrantransporterproteinen. Von LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] aus Wikimedia Commons.

Kanalproteine

Kanalproteine ​​vermitteln den passiven Transport von Wassermolekülen sowie verschiedener spezifischer Arten von Ionen. Diese Art des Transports erfordert keine Energie und tritt spontan zugunsten des Konzentrationsgradienten des zu transportierenden Moleküls auf.

Der Name der Kanäle beruht auf der Tatsache, dass die Struktur, die diese Proteine ​​erhalten, einem Tunnel ähnelt, durch den gleichzeitig zahlreiche Moleküle passieren, die anhand ihres Molekülradius ausgewählt werden. Aus diesem Grund können diese Transporter als Molekularsieb angesehen werden.

Zu den mit diesen Transportern verbundenen Funktionen gehört die Erzeugung, Aufrechterhaltung und Unterbrechung elektrochemischer Gradienten über Zellmembranen hinweg.

Viele andere Kanäle wechseln jedoch zwischen offenem und geschlossenem Zustand als Reaktion auf das Eintreffen oder Entfernen bestimmter Reize.

Solche Reize können in spannungsabhängigen Kanälen elektrischer Natur sein, in ligandenabhängigen Kanälen chemisch oder in Kanälen physikalisch, die auf mechanische Veränderungen wie Stress oder Dehnung reagieren.

Förderer

Transporterproteine ​​werden auch Träger oder Permeasen genannt. Sie verwenden elektrochemische Gradienten, um den Transport zur einen oder anderen Seite der Membran durchzuführen.

Diese Art von Transporterproteinen kann zwei Arten von Transport vermitteln. Der erleichterte passive Transport eines Moleküls in eine Richtung und entlang eines Konzentrationsgradienten oder der Cotransport von zwei verschiedenen Molekülen.

Der Cotransport in die gleiche Richtung wird wiederum von Symportern und in entgegengesetzte Richtungen von Trägern durchgeführt.

Andererseits erlauben Transporter im Gegensatz zu Kanälen, die den gleichzeitigen Durchgang vieler Moleküle durch sie ermöglichen, nur den begrenzten und spezifischen Durchgang einer bestimmten Anzahl von Molekülen. Um dies sicherzustellen, haben sie spezifische Bindungsstellen.

In diesem Fall erfährt das Molekül, sobald es an den Transporter gebunden ist, eine Konformationsänderung, die die Bindungsstelle der anderen Seite der Membran aussetzt, wodurch der Transport begünstigt wird.

Diese Abhängigkeit von einer Strukturänderung in Trägerproteinen verlangsamt die Geschwindigkeit, mit der Moleküle transportiert werden.

Arten von Förderbändern

Basierend auf der Abhängigkeit oder Nichtabhängigkeit der Energie, um den Transport durchzuführen, können die Transporterproteine ​​klassifiziert werden in: passive Vermittlertransporter und aktive Transporter.

- Passive Erleichterungsförderer

Passive Erleichterungstransporter erfordern keine Energieversorgung und führen den Transport von Molekülen von einer Zone hoher Konzentration zu einer Zone niedriger Konzentration durch.

- Aktive Erleichterung von Transportern

Im Gegensatz dazu benötigen aktive Transporter Energie, um Substanzen gegen ihren Konzentrationsgradienten zu bewegen. Dieser Mechanismus reagiert auf einen aktiven Transportprozess.

Primärförderer (Pumpen)

Die Pumpen führen den Transport von Ionen und Molekülen zu den intrazellulären und extrazellulären Medien unter Verwendung eines primären aktiven Transportmechanismus durch.

Das heißt, sie nutzen die Energie der ATP-Hydrolyse, um die „Aufwärtsbewegung von Ionen und Molekülen“ zu einem energetisch günstigen Prozess zu machen.

Eine der mit dieser Art von Transporter verbundenen Funktionen ist die Erzeugung des internen sauren Mediums, das für die Lysosomen tierischer Zellen, die Vakuolen pflanzlicher Zellen und das Magenlumen charakteristisch ist.

Sekundäre aktive Transporter

Diese Transporter nutzen die beim Cotransport eines Ions freigesetzte Energie zugunsten seines elektrochemischen Gradienten, um ein anderes Molekül gegen seinen Konzentrationsgradienten transportieren zu können. Mit anderen Worten, sie führen den sekundären aktiven Transport von Molekülen durch.

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