MEMBRAN TAŞIYICI PROTEINLER: IŞLEVLERI VE TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

Membran taşıyıcıları iyon ve küçük moleküllerin spesifik taşıma gerçekleştirilmesinde özel integral zar proteinleri, hücre membranları her iki çözünür bulunmaktadır.

Bu moleküller kendi başlarına lipit çift katmanlarının hidrofobik kalbini geçemedikleri için, bu proteinler hücrenin: farklı tanımlanmış ortamları sürdürmesini, besin maddelerini yutmasını, metabolizmanın atık ürünlerini salgılamasını ve iyon ve molekül konsantrasyonlarını düzenlemesini sağlar.

Membran taşıyıcı protein. Emma Dittmar - Kendi çalışması, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Taşıyıcı proteinler iki büyük gruba ayrılmıştır: kanallar ve taşıyıcılar. Taşıyıcılar, taşınacak molekülü spesifik olarak bağlar ve onları mobilize edebilmek için konformasyonel değişikliklere uğrar. Buna karşılık, kanallar molekülleri bağlamazlar, bunun yerine serbestçe hareket ettikleri bir tünel oluştururlar, basitçe moleküler yarıçapları tarafından dışlanırlar.

Bu sınıflandırmaya ek olarak, taşınacak molekül miktarını, taşındıkları yönü, enerjiye bağımlı olup olmadıklarını ve kullandıkları enerji kaynağını hesaba katan başkaları da vardır.

Hücre zarı boyunca taşıma

Bir zarın sentezi, hücrelere yol açan son evrimsel olaydı.

Kesinlikle tüm hücre zarları, iyonların ve moleküllerin hücrelere girip çıkmalarını engelleyen engeller oluşturur. Ancak, operasyonları için hayati önem taşıyanların girişine ve atıkların çıkışına izin vermeleri gerekir.

Bu nedenle, moleküllerin her iki yönde ticareti seçici olarak gerçekleştirilir. Başka bir deyişle, hücre kimin ne zaman girip çıkacağına karar verir.

Bunu başarmak için, membran taşıyıcıları adı verilen kanallar veya ağ geçitleri olarak işlev gören özel transmembran proteinlerinin varlığını kullanır.

Bir hücredeki genlerin yaklaşık% 20'si bu membran taşıyıcı proteinleri kodlar. Bu bize, taşınmanın hücre işlevi ile ilgisi hakkında bir fikir verir.

Bu anlamda, bu proteinlerin incelenmesi, hem kemoterapötik hedeflerin belirlenmesinde hem de ilaçların hedef hücrelere olası nakil yollarında büyük önem taşımaktadır.

Membran taşıyıcıların işlevleri

Hücresel taşıyıcılar, organik ve inorganik yapıdaki çözünen maddelerin hücre zarları yoluyla aktarılmasından sorumludur.

Bu aktarım, özellikle hücrenin aşağıdakileri yapmak için ihtiyaç duyduğu zamanlarda gerçekleştirilir:

- Hücre tarafından talep edilen enerjinin üretimi ve uyarıcı zarlardaki uyaranlara yanıt gibi hayati işlevlerin performansı için gerekli olan hücresel elektrokimyasal gradyanları koruyun.

- Hücreye kurucu makromoleküllerinin (nükleik asitler, proteinler, karbonhidratlar ve lipidler) iskeletini oluşturacak monomerleri sağlamak için gerekli ortamdan makro ve mikro besinleri alın.

- Uyaranlara yanıt verin ve bu nedenle hücresel sinyal süreçlerine katılın.

Membran taşıyıcı protein türleri

Membran taşıyıcılar, gerçekleştirdikleri taşıma türüne göre iki geniş kategoriye ayrılmıştır: kanallar ve taşıyıcılar.

Membran taşıyıcı protein türleri. LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Wikimedia Commons'tan.

Kanal proteinleri

Kanal proteinleri, su moleküllerinin yanı sıra çeşitli spesifik iyon türlerinin pasif taşınmasına aracılık eder. Bu tür bir taşıma, gerçekleştirilecek enerji gerektirmez ve taşınacak molekülün konsantrasyon gradyanı lehine kendiliğinden gerçekleşir.

Kanalların adı, bu proteinlerin elde ettikleri yapının, moleküler yarıçaplarına göre seçilen çok sayıda molekülün eşzamanlı geçişinin meydana geldiği bir tünele benzemesinden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, bu taşıyıcılar bir moleküler elek olarak kabul edilebilir.

Bu taşıyıcılarla ilişkili işlevler arasında, hücre zarları boyunca elektrokimyasal gradyanların oluşturulması, sürdürülmesi ve bozulması yer alır.

Bununla birlikte, diğer birçok kanal, belirli uyaranların gelişine veya ortadan kaldırılmasına yanıt olarak açık ve kapalı durumlar arasında değişmektedir.

Bu tür uyaranlar, voltaj bağımlı kanallarda elektriksel, liganda bağlı kanallarda kimyasal veya stres veya gerilme gibi mekanik değişikliklere yanıt veren kanallarda fiziksel olabilir.

Konveyörler

Taşıyıcı proteinlere ayrıca taşıyıcılar veya permeazlar da denir. Membranın bir tarafına veya diğer tarafına taşıma gerçekleştirmek için elektrokimyasal gradyanlar kullanırlar.

Bu tür taşıyıcı proteinler, iki tür taşımaya aracılık edebilir. Bir molekülün tek bir yönde ve bir konsantrasyon gradyanı altında pasif taşınmasını veya iki farklı molekülün birlikte taşınmasını kolaylaştırdı.

Buna karşılık, aynı yöndeki ortak nakliye, simporterler tarafından ve karşı yönlerde de anti-taşıyıcılar tarafından gerçekleştirilir.

Öte yandan, birçok molekülün aynı anda içlerinden geçişine izin veren kanalların aksine, taşıyıcılar yalnızca belirli sayıda molekülün sınırlı ve spesifik geçişine izin verir. Bunu sağlamak için, belirli bağlanma sitelerine sahiptirler.

Bu durumda, molekül taşıyıcıya bağlandıktan sonra, taşıyıcı, bağlanma bölgesini zarın diğer tarafına maruz bırakan ve böylece taşınmayı destekleyen bir konformasyonel değişikliğe uğrar.

Taşıyıcı proteinlerdeki yapısal bir değişime olan bu bağımlılık, moleküllerin taşınma hızını yavaşlatır.

Konveyör türleri

Taşımayı gerçekleştirmek için enerjiye bağımlı olup olmamasına bağlı olarak, taşıyıcı proteinler şu şekilde sınıflandırılabilir: pasif kolaylaştırıcı taşıyıcılar ve aktif taşıyıcılar.

- Pasif kolaylaştırıcı konveyörler

Pasif kolaylaştırıcı taşıyıcılar enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar ve moleküllerin yüksek konsantrasyonlu bir bölgeden düşük konsantrasyonlu bir bölgeye taşınmasını gerçekleştirirler.

- Aktif kolaylaştırıcı taşıyıcılar

Aksine, aktif taşıyıcılar, maddeleri konsantrasyon gradyanlarına karşı hareket ettirmek için enerji girdisine ihtiyaç duyar. Bu mekanizma, aktif bir taşıma sürecine yanıt verir.

Birincil Konveyörler (pompalar)

Pompalar, bir birincil aktif taşıma mekanizması kullanarak iyonların ve moleküllerin hücre içi ve hücre dışı ortama taşınmasını gerçekleştirir.

Yani, ATP hidrolizinden gelen enerjiyi "iyonların ve moleküllerin yokuş yukarı hareketini" enerjik olarak elverişli bir süreç haline getirmek için kullanırlar.

Bu tür bir taşıyıcı ile ilişkili işlevlerden biri, hayvan hücrelerinin lizozomlarının, bitki hücrelerinin boşluklarının ve mide lümeninin karakteristik iç asidik ortamının üretilmesidir.

İkincil aktif taşıyıcılar

Bu taşıyıcılar, başka bir molekülü konsantrasyon gradyanına karşı taşıyabilmek için bir iyonun birlikte taşınması sırasında salınan enerjiden elektrokimyasal gradyan lehine yararlanır. Başka bir deyişle, moleküllerin ikincil aktif taşınmasını gerçekleştirirler.

Referanslar

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of the Cell, 4. baskı. New York: Garland Bilimi.
2. Bennetts HS. Aktif taşıma ve iyon pompalama mekanizmaları olarak membran akışı ve membran vesikülasyonu kavramları. J BiophysBiochemCytol. 1956; 25: 2 (4 Özel Sayı): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Proteinin lipit zarından aktif taşınmasının modeli. Ukr Biokhim Zh. 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Gelişmiş ilaç dağıtımı için biyolojik engelleri aşmak. Eur J Pharm Biopharm. 2013; 84: 239-241.
5. Seeger MA. Sayısız yapının olduğu zamanlarda membran taşıyıcı araştırması. Biochim Biophys Açta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Taşıyıcı deneyleri, ilaç keşfi ve geliştirilmesinde yararlı in vitro araçlar olarak. Uzman Opin Drug Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. J Control Release. 2014; 174: 126-136.