بروتينات نقل الغشاء: وظائف وأنواع - مادة الاحياء - 2024

و نقل الغشاء هي بروتينات الغشاء لا يتجزأ المتخصصة في تنفيذ النقل محددة من الأيونات والجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان جانبي أغشية الخلايا.

نظرًا لأن هذه الجزيئات لا يمكنها بمفردها اجتياز القلب الكارهة للماء لطبقات ثنائية الدهون ، فإن هذه البروتينات تمكن الخلية من: الحفاظ على بيئات محددة تفاضليًا ، وتناول العناصر الغذائية ، وإفراز نفايات التمثيل الغذائي ، وتنظيم تركيزات الأيونات والجزيئات.

بروتين ناقل الغشاء. بقلم إيما ديتمار - العمل الخاص ، CC BY-SA 4.0 ، https: //commons.wikimedia.org/w/index.php؟ Curid = 64036780

تم تصنيف البروتينات الناقلة إلى مجموعتين كبيرتين: القنوات والناقلات. تربط شركات النقل الجزيء المراد نقله على وجه التحديد وتخضع لتغييرات توافقية لتتمكن من تعبئتها. في المقابل ، لا تربط القنوات الجزيئات ، بل تشكل نفقًا تتحرك منه بحرية ، مستبعدة ببساطة بواسطة نصف قطرها الجزيئي.

بالإضافة إلى هذا التصنيف ، هناك تصنيفات أخرى تأخذ في الاعتبار كمية الجزيئات التي سيتم نقلها ، والاتجاه الذي يتم نقلها فيه ، والاعتماد أو عدم الاعتماد على الطاقة ومصدر الطاقة التي تستخدمها.

النقل عبر غشاء الخلية

كان تركيب الغشاء هو الحدث التطوري الأخير الذي أدى إلى ظهور الخلايا.

تشكل جميع أغشية الخلايا حواجز تعارض حرية مرور الأيونات والجزيئات داخل وخارج الخلايا. ومع ذلك ، يجب عليهم السماح بدخول العناصر الحيوية لتشغيلهم وكذلك إخراج النفايات.

لذلك ، يتم تنفيذ تهريب الجزيئات في كلا الاتجاهين بشكل انتقائي. بعبارة أخرى ، تقرر الخلية من تدخلها أو تخرج منها وفي أي وقت.

لتحقيق ذلك ، يستخدم وجود بروتينات غشاء متخصصة تعمل كقنوات أو بوابات ، تسمى ناقلات الغشاء.

حوالي 20٪ من الجينات في كود الخلية لبروتينات نقل الأغشية هذه. يعطينا هذا فكرة عن مدى صلة النقل بوظيفة الخلية.

وبهذا المعنى ، فإن دراسة هذه البروتينات لها أهمية كبيرة في تحديد أهداف العلاج الكيميائي ، وكذلك في الوسائل الممكنة لنقل الأدوية إلى الخلايا المستهدفة.

وظائف ناقلات الأغشية

الناقلات الخلوية مسؤولة عن نقل المواد المذابة ذات الطبيعة العضوية وغير العضوية من خلال أغشية الخلايا.

يتم إجراء هذا النقل على وجه التحديد فقط في الأوقات التي تحتاجها الخلية من أجل:

- الحفاظ على التدرجات الكهروكيميائية للخلية ، الضرورية لأداء الوظائف الحيوية مثل إنتاج الطاقة التي تتطلبها الخلية والاستجابة للمنبهات في الأغشية القابلة للإثارة.

- أخذ المغذيات الكبيرة والصغرى من الوسط الضروري لتزويد الخلية بالمونومرات التي ستشكل الهياكل العظمية للجزيئات الكبيرة المكونة لها (الأحماض النووية والبروتينات والكربوهيدرات والدهون).

- الاستجابة للمنبهات وبالتالي المشاركة في عمليات الإشارات الخلوية.

أنواع البروتينات الناقلة للغشاء

تم تصنيف ناقلات الأغشية وفقًا لنوع النقل الذي يقومون به إلى فئتين رئيسيتين: القنوات والناقلات.

أنواع البروتينات الناقلة للغشاء. بقلم LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] ، من ويكيميديا ​​كومنز.

بروتينات القناة

تتوسط بروتينات القناة في النقل السلبي لجزيئات الماء ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الأيونات. لا يتطلب هذا النوع من النقل طاقة ليتم نقلها ويحدث تلقائيًا لصالح تدرج تركيز الجزيء المراد نقله.

يرجع اسم القنوات إلى حقيقة أن البنية التي تكتسبها هذه البروتينات تشبه نفقًا يحدث من خلاله المرور المتزامن للعديد من الجزيئات التي يتم اختيارها بناءً على نصف قطرها الجزيئي. ولهذا السبب يمكن اعتبار هذه الناقلات منخل جزيئي.

من بين الوظائف المرتبطة بهذه الناقلات إنشاء وصيانة وتعطيل التدرجات الكهروكيميائية عبر أغشية الخلايا.

ومع ذلك ، فإن العديد من القنوات الأخرى تتناوب بين الحالات المفتوحة والمغلقة استجابة لوصول أو إزالة محفزات معينة.

يمكن أن تكون هذه المحفزات كهربائية بطبيعتها في قنوات تعتمد على الجهد ، أو كيميائية في قنوات تعتمد على الترابط ، أو مادية في القنوات التي تستجيب للتغيرات الميكانيكية مثل الإجهاد أو الإجهاد.

الناقلون

تسمى البروتينات الناقلة أيضًا بالناقلات أو التصاريح. يستخدمون التدرجات الكهروكيميائية لإجراء النقل إلى جانب أو جانب آخر من الغشاء.

يمكن لهذا النوع من البروتينات الناقلة أن يتوسط نوعين من النقل. النقل السلبي الميسر لجزيء في اتجاه واحد وأسفل تدرج تركيز أو النقل المشترك لجزيئين مختلفين.

في المقابل ، يتم تنفيذ cotransport في نفس الاتجاه من قبل symporters وفي اتجاهين متعاكسين بواسطة ناقلات مضادة.

من ناحية أخرى ، على عكس القنوات التي تسمح بالمرور المتزامن للعديد من الجزيئات من خلالها ، فإن الناقلات تسمح فقط بمرور محدود ومحدد لعدد معين من الجزيئات. لضمان ذلك ، لديهم مواقع ربط محددة.

في هذه الحالة ، بمجرد ارتباط الجزيء بالناقل ، يخضع الأخير لتغيير تكوين يفضح موقع الربط إلى الجانب الآخر من الغشاء ، وبالتالي يفضل النقل.

هذا الاعتماد على التغيير الهيكلي في البروتينات الحاملة يؤدي إلى إبطاء معدل نقل الجزيئات.

أنواع السيور الناقلة

بناءً على اعتماد أو عدم اعتماد الطاقة لتنفيذ النقل ، يمكن تصنيف البروتينات الناقلة إلى: ناقلات الميسر السلبية والناقلات النشطة.

- نواقل التسهيل السلبية

لا تتطلب ناقلات التيسير السلبية إمدادات الطاقة وتقوم بنقل الجزيئات من منطقة عالية التركيز إلى منطقة ذات تركيز منخفض.

- فاعلة ميسرة للناقلين

في المقابل ، تتطلب الناقلات النشطة مدخلات من الطاقة لتحريك المواد ضد تدرج تركيزها. هذه الآلية تستجيب لعملية النقل النشطة.

النواقل الأولية (مضخات)

تقوم المضخات بنقل الأيونات والجزيئات إلى الوسائط داخل الخلايا وخارجها ، باستخدام آلية نقل أولية نشطة.

أي أنها تستخدم الطاقة من التحلل المائي لـ ATP لجعل "الحركة الشاقة للأيونات والجزيئات" عملية مواتية بقوة.

تتمثل إحدى الوظائف المرتبطة بهذا النوع من الناقلات في توليد خاصية الوسط الحمضي الداخلي الذي يتميز به الجسيمات الحالة في الخلايا الحيوانية ، وفجوات الخلايا النباتية وتجويف المعدة.

الناقلات الثانوية النشطة

تستفيد هذه الناقلات من الطاقة المنبعثة أثناء النقل المشترك لأيون لصالح التدرج الكهروكيميائي لتتمكن من نقل جزيء آخر مقابل تدرج تركيزه. بمعنى آخر ، يقومون بعملية النقل الثانوي النشط للجزيئات.

المراجع

1. ألبرتس ب ، جونسون أ ، لويس جيه ، راف إم ، روبرتس ك ، والتر ب. 2002. البيولوجيا الجزيئية للخلية ، الطبعة الرابعة. نيويورك: جارلاند ساينس.
2. بينيتس HS. مفاهيم تدفق الغشاء وحويصلات الغشاء كآليات للنقل النشط وضخ الأيونات. ياء BiophysBiochemCytol. 1956 ؛ 25: 2 (4 ملحق): 99-103.
3. Oparin AI ، Deborin GA. نموذج للنقل النشط للبروتين عبر الغشاء الدهني. أوكر بيوكيم زه. 1965 ؛ 37 (5): 761-768.
4. Schneider M ، Windbergs M ، Daum N ، Loretz B ، Collnot EM ، Hansen S ، Schaefer UF ، Lehr CM. عبور الحواجز البيولوجية لتوصيل الأدوية المتقدمة. Eur J فارم بيوفارم. 2013 ؛ 84: 239-241.
5. Seeger MA. البحث عن ناقلات الغشاء في أوقات الهياكل التي لا حصر لها. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018 ؛ 1860 (4): 804-808.
6. فولبي دا. مقايسات الناقل كأدوات مفيدة في المختبر في اكتشاف الأدوية وتطويرها. رأي الخبراء في اكتشاف المخدرات. 2016 ؛ 11 (1): 91-103.
7. Wang F ، Wang Y ، ZhangX ، Zhang W ، Guo S ، Jin F. التقدم الأخير للببتيدات المخترقة للخلايا كناقلات جديدة لتسليم البضائع داخل الخلايا. تحرير التحكم J. 2014 ؛ 174: 126-136.