Кіріспе

Мембраналық көлікке қатысатын белок. Мембраналық көлік ақуызы (немесе жай ғана тасымалдаушы) – биологиялық мембрана арқылы иондардың, кіші молекулалардың және макромолекулалардың, мысалы, тағы бір белоктың, қозғалысына қатысатын мембраналық белок. Көлік ақуыздары – интегралды трансмембраналық ақуыздар; яғни олар зат тасымалданатын мембрананың ішінде тұрақты орналасқан және оны толық басып өтеді. Ақуыздар заттардың қозғалысына жеңілдетілген диффузия, белсенді тасымалдау, осмоз немесе кері диффузия арқылы көмектесе алады. Мұндай тасымалдауға қатысатын екі негізгі ақуыз түрі кеңінен арналар немесе тасымалдаушылар деп жіктеледі. Арналық/тасымалдаушы ақуыздарға GLUT 1 унипортері, натрий арналары және калий арналары жатады. Ерітінді тасымалдаушылар мен атипиялық SLC адамдарда екінші активті немесе жеңілдетілген тасымалдаушылар болып табылады. Мембраналық тасымалдаушылар мен арналар жиынтығы транспортом деп аталады. Транспортом иондар мен қоректік заттардың ғана емес, сонымен қатар дәрі-дәрмектердің де жасушаға кіруі мен шығуына басшылық етеді.

арналар мен тасымалдаушылар арасындағы айырмашылық

Тасымалдаушы бір мезгілде клетка сыртындағы және клетка ішіндегі ортаға ашық болмайды. Оның ішкі қақпасы немесе сыртқы қақпасы ғана ашық болады. Керісінше, канал екі ортаға да бір уақытта ашылып, молекулалардың тоқтаусыз таралуына мүмкіндік береді. Тасымалдаушыларда байланысу орындары болады, ал тесіктер мен каналдарда болмайды. Канал ашылғанда, секундына миллиондаған ион мембрана арқылы өте алады, бірақ бір тасымалдаушы молекула арқылы дәл сол уақытта әдетте 100-ден 1000-ға дейін молекула ғана өтеді. Әрбір тасымалдаушы ақуызы тек бір затты немесе өте ұқсас заттардың тобын тануға арналған. Зерттеулер нақты тасымалдаушы ақуыздағы кемшіліктерді нақты аурулармен байланыстырды.

Белсенді тасымалдау

Активті тасымалдау – заттың концентрация градиентіне қарсы мембрана арқылы қозғалысы. Бұл әдетте жасушаға қажетті молекулалардың, мысалы глюкоза немесе аминқышқылдарының жоғары концентрациясын жинақтау үшін жасалады. Егер процесте химиялық энергия, мысалы аденозин трифосфаты (АТФ) пайдаланылса, ол бастапқы активті тасымалдау деп аталады. АТФ-тың гидролизімен тікелей қозғалатын мембраналық тасымалдау ақуыздары АТФазалық сорғылар деп аталады. Бұл типтегі сорғылар АТФ-тың экзергоникалық гидролизін молекулалардың концентрация градиентіне қарсы қиын қозғалысына тікелей бағыттайды. АТФаза сорғыларына P типті АТФазалар, V типті АТФазалар, F типті АТФазалар және ABC байланысу касеттері жатады. Екіншілік активті тасымалдау электрохимиялық градиентті пайдалануды қамтиды және жасушада өндірілген энергияны пайдаланбайды. Екіншілік активті тасымалдау көбінесе тасымалдаушы ақуыздарды, әдетте симпортерлер мен антипортерлерді пайдаланады. Симпортер ақуыздары бір молекуланың концентрация градиенті бойынша тасымалдануын екінші молекуланың концентрация градиентіне қарсы тасымалдануымен байланыстырады, ал екі молекула да бір бағытта диффузия жасайды. Антипортер ақуыздары бір молекуланың концентрация градиенті бойынша тасымалдануын екінші молекуланың концентрация градиентіне қарсы тасымалдануымен байланыстырады, бірақ молекулалар қарама-қарсы бағытта диффузия жасайды. Симпортерлер мен антипортерлер екі молекуланың тасымалын біріктіруге қатысқандықтан, олар көбінесе котранспортерлер деп аталады. Каналдық ақуыздар мембраналар арқылы заттарды тек пассивті түрде тасымалдайтындықтан ерекшеленеді, тасымалдаушы ақуыздар иондар мен молекулаларды пассивті жеңілдетілген диффузия арқылы немесе екіншілік активті тасымалдау арқылы тасымалдауы мүмкін. Төмен концентрациялы аймақтардан жоғары концентрациялы аймақтарға бөлшектерді жылжыту үшін тасымалдаушы ақуыз қажет. Бұл тасымалдаушы ақуыздарда тасымалдауды қажет ететін белгілі бір молекулаға (субстратқа) байланысатын рецепторлар бар. Тасымалданатын молекула немесе ион (субстрат) алдымен тасымалдаушы молекуладағы байланысу орнында белгілі бір байланысу туыстығымен байланысуы керек. Байланысқаннан кейін, байланысу орны бір жаққа қарағанда, тасымалдаушы субстратты өзінің молекулалық құрылымының ішінде ұстап алады немесе жабады (алып кетеді және сақтайды) және ішкі транслокацияны тудырады, сондықтан ақуыздағы ашылу плазма мембранасының екінші жағына қарап тұрады. Тасымалдаушы ақуыз субстраты сол жерде, оның байланысу туыстығына сәйкес босатылады.

Жеңілдікпен таратылу

Жеңілдетілген диффузия – молекулалардың немесе иондардың белгілі бір тасымалдау ақуыздары арқылы биологиялық мембранадан өтуі, бұл процеске энергия қажет емес. Жеңілдетілген диффузия көбінесе ірі полярлы молекулалар мен зарядталған иондар үшін қолданылады; мұндай иондар суда еріген кезде, олардың екі қабатты құрайтын фосфолипидтердің май қышқылдарының гидрофобтық қасиеттеріне байланысты жасуша мембраналары арқылы еркін тарала алмайды. Жеңілдетілген диффузияда қолданылатын тасымалдаушы ақуыздардың түрі белсенді тасымалдауда қолданылатын ақуыздардан сәл өзгеше. Олар трансмембраналық тасымалдаушы ақуыздар болып табылады, бірақ олар қақпалы трансмембраналық каналдар, яғни олар ішкі транслокация жасамайды және жұмыс істеу үшін АТФ қажет етпейді. Субстрат қақпалы тасымалдаушының бір жағынан қабылдалады және АТФ қолданбай, жасушаға босатылады. Жеңілдетілген диффузияға АТФ қажет емес, себебі қарапайым диффузия сияқты, ол молекулаларды немесе иондарды олардың концентрация градиенті бойынша тасымалдайды.

Осмоз

Осмоз – судың жасушалық мембрана арқылы жоғары концентрациялы аймақтан төмен концентрациялы аймаққа пассивті диффузиясы. Осмоз – оңайлатылған диффузия және қарапайым диффузия сияқты пассивті процесс болғандықтан, ол АТФ қолдануды қажет етпейді. Осмоз жасушалар ішіндегі су мен тұздың тепе-теңдігін реттеуде маңызды, демек гомеостазды сақтауда өте маңызды рөл атқарады. Аквапориндер – мембрананың интегралды ақуыздары, су мен глицериннің мембраналар арқылы жылдам өтуіне жағдай жасайды. Аквапорин мономерлері алты трансмембраналық альфа-спиральдық доменнен тұрады және бұл мономерлер аквапорин ақуыздарын құру үшін біріге алады. Осы мономерлердің төртеуі аквапорин ақуызын құрап, гомотетрамер деп аталады, яғни төрт бірдей суббірліктен тұрады. Барлық аквапориндер тетрамерлі мембраналық интегралды ақуыздар болып табылады, ал су төрт арнаның арасынан емес, әрбір жеке мономерлік арна арқылы өтеді. Аквапориндер судың диффузиясы үшін трансмембраналық арналар болғандықтан, аквапоринді құрайтын арналар судың өтуіне мүмкіндік беру үшін гидрофильдік бүйірлік тізбектермен қапталған.

Кері диффузия

Кері тасымалдау немесе тасымалдаушының кері бұрылуы – мембраналық тасымалдау ақуызының субстраттары тасымалдаушы арқылы әдеттегі қозғалысына қарама-қарсы бағытта жылжу құбылысы. Тасымалдаушының кері бұрылуы көбінесе мембраналық тасымалдау ақуызы белгілі бір белок киназасымен фосфорилирленгенде, яғни фермент белоктарға фосфат тобын қосып өзгерткенде болады.

2: Электрохимиялық потенциалмен жұмыс істейтін тасымалдаушылар

Сонымен қатар тасымалдаушы ақуыздар немесе екіншілік тасымалдаушылар деп аталады. 2. А: Портерлер (унипортерлер, симпортерлер, антипортерлер), SLC. ГЛУТ 1 сүтқоректілердің қызыл қан клеткаларының мембранасында жиі кездеседі.

Натрий/потаций арналары

Адам ағзасында көптеген каналдардың мысалдары бар, олардың ішінде екі маңыздысы – натрий және калий каналдары. Калий каналдары әдетте калий иондарын жасуша мембранасы арқылы жасушадан сыртқа тасымалдаумен айналысады, бұл жасушалардың теріс мембраналық потенциалын сақтауға көмектеседі. Калий каналдары натрий каналдарынан көп болғандықтан, жасушадан калий, жасушаға натрийге қарағанда көп мөлшерде шығады, сондықтан мембраналық потенциал теріс болады. Натрий каналдары әдетте натрий иондарын жасуша мембранасы арқылы жасушаға тасымалдаумен айналысады. Бұл каналдар көбінесе оқуға қабілетті нейрондармен байланысты, себебі натрийдің кіруі деполяризацияны тудыруы мүмкін, ал ол өз кезегінде әрекет потенциалын таратуға себеп болады. Бұл ақуыздар канал ақуыздарының бір түрі болғандықтан, олар тиісті субстраттармен байланысқаннан кейін өз құрылымын өзгерте алмайды.

Басқа мысалдар

Басқа арнайы тасымалдаушы ақуыздар да организмнің маңызды функцияларын атқаруға көмектеседі. Цитохромдар электрондық тасымалдау тізбегінде электрондарды тасымалдаушы ақуыздар ретінде жұмыс істейді. Кейбір витамин тасымалдаушы ақуыздар қатерлі аурулары бар пациенттерде жоғары экспрессияланатыны көрсетілген. Мысалы, көкірек безінің қатерлі ісігі бар адамдарда рибофлавин тасымалдаушы ақуызының (РТА) деңгейі айтарлықтай жоғары екені анықталды.