Integralni membranski proteini, njihove funkcije

Stanična membrana je strukturni element ćelije, štiti ga od vanjskog okruženja. Kroz njega interakcionira s međustaničnim prostorom i dio je biološkog sustava. Njegova membrana ima posebnu strukturu koja se sastoji od lipidnih dvoslojnih, integralnih i polu-integralnih proteina. Potonji su velike molekule koje obavljaju različite funkcije. Najčešće su uključeni u transport posebnih tvari, čija koncentracija na različitim stranama membrane je pažljivo regulirana.

Opći plan strukture stanične membrane

Plazma membrana - zbirka molekula masti i složenih proteina. Njeni fosfolipidi s njihovim hidrofilnim ostacima nalaze se na suprotnim stranama membrane, stvarajući lipidni dvosloj. Ali njihova hidrofobna područja, koja se sastoje od ostataka masnih kiselina, lice prema unutra. To vam omogućuje da stvorite fluidnu strukturu tekućeg kristala koja stalno mijenja oblik i koja je u dinamičkoj ravnoteži.

Ta svojstva strukture omogućuju vam ograničavanje stanica iz međustaničnog prostora, jer je membrana normalno nepropusna za vodu i sve tvari otopljene u njemu. Neki složeni integralni proteini, polu-integralni i površinski molekule uronjeni su u membranu. Kroz svoje stanice, stanica interakcije s okolnim svijetom, održavanje homeostaze i formiranje integralnih bioloških tkiva.

Proteini plazme membrane

Sve proteinske molekule koje se nalaze na površini ili u debljini plazme membrane su podijeljene u vrste ovisno o dubini njihove pojave. Izdvojiti sastavni proteina prožima lipidni dvosloj, poluintegralnye koji potječe iz hidrofilnog dijela membrane pružaju prema van, a na površini - postavljen na vanjskoj području membrane. Integralne molekule proteina specifično prožimaju plazmolemu i mogu biti povezane s receptornim aparatom. Mnoge takve molekule prožimaju cijelu membranu i nazivaju se transmembranskim. Ostatak je usidren u hidrofobnom području membrane i proteže se na unutarnju ili vanjsku površinu.

Ionskih stanica

Najčešće kao integrirani kompleksi proteini su ionski kanali. Ove su strukture odgovorne aktivni prijevoz neke tvari u ili iz stanice. Oni se sastoje od nekoliko proteina podjedinica i aktivnog centra. Kada je određeni ligand izložen aktivnom mjestu kojeg predstavlja određeni skup aminokiselina, konformacija ionskih kanala se mijenja. Ovaj proces omogućuje vam otvaranje ili zatvaranje kanala, čime se pokreće ili zaustavlja aktivni transport tvari.

Neki ionski kanali su otvoreni većinu vremena, ali nakon primitka signala iz receptorskog proteina ili kada je specifičan ligand vezan, mogu se zatvoriti i zaustaviti struju iona. Ovo načelo djelovanja svodi se na činjenicu da će se provesti dok se ne dobije receptor ili humoralni signal za prestanak aktivnog prijenosa određene tvari. Nakon što je signal stigao, prijevoz treba prekinuti.

Većina integralnih proteina koji obavljaju funkcije ionskih kanala rade na zabrani prijevoza sve dok se određeni ligand ne pridruži aktivnom centru. Tada će biti aktiviranje ionskog transporta, koji će omogućiti punjenje membrane. Ovaj algoritam za rad iona kanala je karakterističan za stanice ekscitacijskih ljudskih tkiva.

Vrste ugrađenih proteina

Svi membranski proteini (integralni, polu-integralni i površinski) obavljaju važne funkcije. To je zbog posebne uloge u životu stanice da imaju određenu vrstu upada u fosfolipidnu membranu. Neki proteini, češće to su ionski kanali, moraju potpuno zaustaviti plazmolemiju kako bi ostvarili svoje funkcije. Zatim se zovu polytopski, tj. Transmembranski. Ostali su lokalizirani na svoje sidra u hidrofobni dio dvosloja fosfolipida, kao što je aktivno mjesto se nalazi samo na unutarnjoj ili samo na vanjskoj površini stanične membrane. Tada se zovu monotopija. Češće su molekule receptora koje primaju signal s površine membrane i prenose ih na poseban "posrednik".

Ažuriranje integralnih proteina

Sve integralne molekule u potpunosti prodiru u hidrofobnu regiju i fiksiraju u njemu na takav način da ih je dopušteno premjestiti samo duž membrane. Međutim, westerniziranje proteina unutar stanice, baš kao i spontano odvajanje proteinske molekule iz citolema, nemoguće je. Postoji opcija u kojoj integralni proteini membrane pada u citoplazmu. Povezan je s pinocitozom ili fagocitozom, tj. Kada stanica hvata krutinu ili tekućinu i okružuje ga membranom. Zatim se povuče zajedno s proteinima ugrađenim u njega.

Naravno, ovo nije najučinkovitiji način razmjene energije u stanici, jer su svi proteini koji su prethodno bili izvedeni funkciju receptora ili ionskih kanala, digestiraju se lizosomom. To će zahtijevati njihovu novu sintezu, koja će potrošiti značajan dio rezervi energije makroergologa. Međutim, u tijeku "eksploatacije" molekule ionskih kanala ili receptori često su oštećeni do odjeljivanja molekularnih mjesta. To također zahtijeva njihovu ponovnu sintezu. Budući da je fagocitoza, čak i ako se događa s cijepanjem vlastitih receptorskih molekula, također metoda njihove stalne obnove.

Hidrofobna interakcija integralnih proteina

Kao što je gore opisano, integralni membranski proteini su kompleksne molekule koje izgleda kao da se zaglave u citoplazmatskoj membrani. Istodobno, mogu slobodno plivati ​​u njoj, krećući se uz plazmolemu, ali se ne mogu odvojiti od njega i ulaziti u međustanični prostor. To se postiže zbog karakteristika hidrofobne interakcije integralnih proteina s fosfolipidima membrane.

Aktivni centri integralnih proteina nalaze se na unutarnjoj ili vanjskoj površini lipidnog dvoslojnog sloja. A taj fragment makromolekule, koji je odgovoran za gustu fiksaciju, uvijek se nalazi među hidrofobnim područjima fosfolipida. Zbog interakcije s njima, svi transmembranski proteini uvijek ostaju u debljini stanične membrane.

Funkcije integralnih makromolekula

Bilo koji integralni membranski protein ima sidro koje se nalazi između hidrofobnih ostataka fosfolipida i aktivnog centra. U nekim molekulama, aktivni centar nalazi se sam na unutarnjoj ili vanjskoj površini membrane. Postoje i molekule s nekoliko aktivnih centara. Sve to ovisi o funkcijama koje integralni i periferni proteini izvode. Njihova prva funkcija je aktivni transport.

Makromolekule proteina koje su odgovorne za prolaz iona sastoje se od nekoliko podjedinica i reguliraju ionsku struju. Normalno, plazma membrana ne može proći hidratirane ione jer je po svojoj prirodi lipid. Prisutnost ionskih kanala, koji su integralni proteini, omogućuju ionima prodiranje u citoplazmu i punjenje stanične membrane. Ovo je glavni mehanizam za početak membranskog potencijala stanica ekscitacijskih tkiva.

Molekule receptora

Druga funkcija integralnih molekula je receptor. Jedan lipidski dvosloj membrane ostvaruje zaštitnu funkciju i potpuno ograničava stanicu od vanjskog okruženja. Međutim, zbog prisustva receptorskih molekula, koje predstavljaju integralni proteini, stanica može primati signale iz okoline i komunicirati s njom. Primjer je adrenalni receptor kardiomiokita, staničnog adhezijskog proteina, inzulinskog receptora. Poseban primjer receptorskog proteina je bakterihodopsin, poseban membranski protein koji neke bakterije ima, što im omogućuje da reagiraju na svjetlost.

Proteini intercelularne interakcije

Treća grupa funkcija integralnih proteina je realizacija međustanični kontakti. Zahvaljujući njima, jedna se stanica može pridružiti drugom, stvarajući lanac prijenosa informacija. Na ovom mehanizmu veza - jaz između veza između kardiomiokita, kroz koji se prenosi srčani ritam. Isto načelo djelovanja također se primjećuje u sinapsima, u kojima se impuls prenosi u živčanim tkivima.

Pomoću integralnih proteina, stanice mogu stvoriti mehaničku vezu koja je važna u formiranju integralnog biološkog tkiva. Također integralni proteini mogu igrati ulogu membranskih enzima i sudjelovati u prijenosu energije, uključujući živčane impulse.