CÁC PROTEIN VẬN CHUYỂN MÀNG: CHỨC NĂNG VÀ LOẠI - SINH HỌC - 2025

Chất vận chuyển màng là các protein màng tích hợp chuyên thực hiện việc vận chuyển cụ thể các ion và các phân tử nhỏ hòa tan cả hai mặt của màng tế bào.

Vì các phân tử này không thể tự đi qua trái tim kỵ nước của lớp lipid kép, nên các protein này cho phép tế bào: duy trì các môi trường xác định khác nhau, ăn các chất dinh dưỡng, bài tiết các chất thải của quá trình trao đổi chất và điều chỉnh nồng độ của các ion và phân tử.

Protein vận chuyển màng. Tác giả Emma Dittmar - Tác phẩm riêng, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Protein vận chuyển đã được phân thành hai nhóm lớn: kênh và chất vận chuyển. Các chất vận chuyển liên kết đặc biệt với phân tử cần vận chuyển và trải qua những thay đổi về cấu trúc để có thể huy động chúng. Đổi lại, các kênh không liên kết các phân tử, mà tạo thành một đường hầm mà từ đó chúng di chuyển tự do, đơn giản là bị loại trừ bởi bán kính phân tử của chúng.

Ngoài cách phân loại này, còn có những cách khác tính đến lượng phân tử được vận chuyển, hướng vận chuyển của chúng, sự phụ thuộc hay không vào năng lượng và nguồn năng lượng mà chúng sử dụng.

Vận chuyển qua màng tế bào

Sự tổng hợp màng là sự kiện tiến hóa cuối cùng đã hình thành nên tế bào.

Hoàn toàn tất cả các màng tế bào tạo thành các rào cản chống lại sự di chuyển tự do của các ion và phân tử vào và ra khỏi tế bào. Tuy nhiên, họ phải cho phép sự xâm nhập của những thứ quan trọng đối với hoạt động của họ cũng như thoát ra khỏi chất thải.

Do đó, việc buôn bán các phân tử theo cả hai hướng được thực hiện một cách có chọn lọc. Nói cách khác, tế bào quyết định cho ai vào hoặc ra khỏi nó và vào thời điểm nào.

Để đạt được điều này, nó sử dụng sự tồn tại của các protein xuyên màng chuyên biệt có chức năng như các kênh hoặc cổng, được gọi là chất vận chuyển màng.

Khoảng 20% ​​số gen trong tế bào mã cho các protein vận chuyển màng này. Điều này cho chúng ta một ý tưởng về sự liên quan mà sự vận chuyển có đối với chức năng của tế bào.

Theo nghĩa này, việc nghiên cứu các protein này có tầm quan trọng lớn cả trong việc xác định các mục tiêu hóa trị liệu, cũng như các phương tiện vận chuyển thuốc có thể vào tế bào đích.

Chức năng của bộ vận chuyển màng

Các chất vận chuyển tế bào có nhiệm vụ chuyển các chất tan có bản chất hữu cơ và vô cơ qua màng tế bào.

Việc chuyển giao này chỉ được thực hiện cụ thể vào những thời điểm mà tế bào cần nó để:

- Duy trì các gradient điện hóa tế bào, cần thiết cho việc thực hiện các chức năng quan trọng như sản xuất năng lượng theo yêu cầu của tế bào và phản ứng với các kích thích trong màng dễ bị kích thích.

- Lấy các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng từ môi trường cần thiết để cung cấp cho tế bào các đơn phân sẽ cấu tạo nên bộ xương của các đại phân tử cấu thành của nó (axit nucleic, protein, cacbohydrat và lipit).

- Đáp ứng với các kích thích và do đó tham gia vào các quá trình truyền tín hiệu của tế bào.

Các loại protein vận chuyển màng

Người vận chuyển màng đã được phân loại theo loại hình vận chuyển mà chúng thực hiện thành hai loại lớn: kênh và người vận chuyển.

Các loại protein vận chuyển qua màng. Bởi LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], từ Wikimedia Commons.

Kênh protein

Các protein kênh làm trung gian vận chuyển thụ động các phân tử nước, cũng như các loại ion cụ thể khác nhau. Kiểu vận chuyển này không cần năng lượng và nó xảy ra một cách tự phát có lợi cho gradien nồng độ của phân tử cần vận chuyển.

Tên của các kênh là do cấu trúc mà các protein này thu được giống như một đường hầm, qua đó xảy ra sự di chuyển đồng thời của nhiều phân tử, được chọn dựa trên bán kính phân tử của chúng. Chính vì lý do đó mà các chất vận chuyển này có thể được coi là một rây phân tử.

Trong số các chức năng liên quan đến các chất vận chuyển này là việc tạo ra, duy trì và phá vỡ các gradient điện hóa trên màng tế bào.

Tuy nhiên, nhiều kênh khác luân phiên giữa trạng thái mở và đóng để đáp ứng với sự xuất hiện hoặc loại bỏ các kích thích nhất định.

Các kích thích như vậy có thể có bản chất điện trong các kênh phụ thuộc điện áp, hóa học trong các kênh phụ thuộc phối tử hoặc vật lý trong các kênh phản ứng với những thay đổi cơ học như căng thẳng hoặc căng thẳng.

Băng tải

Các protein vận chuyển còn được gọi là chất mang hoặc chất thấm. Họ sử dụng các gradient điện hóa để thực hiện vận chuyển đến một hoặc bên kia của màng.

Loại protein vận chuyển này có thể làm trung gian cho hai loại vận chuyển. Sự vận chuyển thụ động tạo điều kiện thuận lợi cho một phân tử theo một hướng duy nhất và đi xuống một gradien nồng độ hoặc đồng vận chuyển của hai phân tử khác nhau.

Đổi lại, vận chuyển theo cùng một hướng được thực hiện bởi các máy giao cảm và theo các hướng ngược lại bởi các bộ chống sóng mang.

Mặt khác, không giống như các kênh, cho phép đồng thời nhiều phân tử đi qua chúng, các chất vận chuyển chỉ cho phép một số phân tử nhất định đi qua có giới hạn và cụ thể. Để đảm bảo điều này, họ có các trang web ràng buộc cụ thể.

Trong trường hợp này, một khi phân tử được liên kết với chất vận chuyển, chất sau sẽ trải qua một sự thay đổi cấu trúc làm lộ vị trí liên kết với phía bên kia của màng, do đó có lợi cho sự vận chuyển.

Sự phụ thuộc này vào sự thay đổi cấu trúc trong các protein mang làm chậm tốc độ vận chuyển các phân tử.

Các loại băng tải

Dựa trên sự phụ thuộc hay không của năng lượng để thực hiện vận chuyển, các protein vận chuyển có thể được phân thành: chất vận chuyển thụ động và chất vận chuyển tích cực.

- Băng tải tạo điều kiện thụ động

Các chất vận chuyển tạo điều kiện thụ động không yêu cầu cung cấp năng lượng và thực hiện vận chuyển các phân tử từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp.

- Người vận chuyển tạo điều kiện tích cực

Ngược lại, các chất vận chuyển tích cực đòi hỏi năng lượng đầu vào để di chuyển các chất so với gradient nồng độ của chúng. Cơ chế này đáp ứng một quá trình vận chuyển tích cực.

Băng tải chính (máy bơm)

Các máy bơm thực hiện việc vận chuyển các ion và phân tử đến môi trường nội bào và ngoại bào, sử dụng cơ chế vận chuyển tích cực chính.

Đó là, chúng sử dụng năng lượng từ quá trình thủy phân ATP để làm cho “chuyển động lên dốc của các ion và phân tử” trở thành một quá trình thuận lợi về mặt năng lượng.

Một trong những chức năng liên quan đến loại chất vận chuyển này là tạo ra môi trường axit bên trong đặc trưng của lysosome của tế bào động vật, của không bào của tế bào thực vật và của lòng dạ dày.

Người vận chuyển tích cực thứ cấp

Những chất vận chuyển này tận dụng năng lượng được giải phóng trong quá trình đồng vận chuyển của một ion có lợi cho gradient điện hóa của nó để có thể vận chuyển một phân tử khác ngược lại với gradient nồng độ của nó. Nói cách khác, chúng thực hiện vận chuyển tích cực thứ cấp của các phân tử.

Người giới thiệu

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Sinh học phân tử của tế bào, ấn bản lần thứ 4. New York: Khoa học Garland.
2. Điểm chuẩn HS. Các khái niệm về dòng chảy của màng và sự tích tụ màng như các cơ chế vận chuyển tích cực và bơm ion. J BiophysBiochemCytol. Năm 1956; 25: 2 (4 bổ sung): 99-103.
3. Oparin AI, Deborin GA. Mô hình vận chuyển tích cực protein qua màng lipid. Ukr Biokhim Zh. Năm 1965; 37 (5): 761-768.
4. Schneider M, Windbergs M, Daum N, Loretz B, Collnot EM, Hansen S, Schaefer UF, Lehr CM. Vượt qua các rào cản sinh học để phân phối thuốc tiên tiến. Eur J Pharm Biopharm. Năm 2013; 84: 239-241.
5. Người tìm kiếm MA. Nghiên cứu chất vận chuyển màng trong thời gian của vô số cấu trúc. Biochim Biophys Acta Biomembr. 2018; 1860 (4): 804-808.
6. Volpe DA. Các thử nghiệm vận chuyển như một công cụ in vitro hữu ích trong việc phát hiện và phát triển thuốc. Chuyên gia Thuốc Opin Discov. 2016; 11 (1): 91-103.
7. Wang F, Wang Y, ZhangX, Zhang W, Guo S, Jin F. Tiến bộ gần đây của peptide thâm nhập tế bào như là chất vận chuyển mới để vận chuyển hàng hóa nội bào. J Kiểm soát phát hành. 2014; 174: 126-136.