Integrální membránové proteiny, jejich funkce

Buněčná membrána je konstrukčním prvkem buňky a chrání jej před vnějším prostředím. Prostřednictvím toho interaguje s intercelulárním prostorem a je součástí biologického systému. Jeho membrána má speciální strukturu, sestávající z lipidové dvojvrstvy, integrálních a polo-integrálních proteinů. Ty jsou velké molekuly, které plní různé funkce. Nejčastěji se podílejí na přepravě speciálních látek, jejichž koncentrace na různých stranách membrány je pečlivě regulována.

Obecný plán struktury buněčné membrány

Plazmová membrána - sbírka molekul tuků a komplexních proteinů. Jeho fosfolipidy s jejich hydrofilními zbytky jsou umístěny na protilehlých stranách membrány a tvoří lipidovou dvojvrstvu. Ale jejich hydrofobní oblasti, skládající se z reziduí mastných kyselin, směřují dovnitř. To vám umožní vytvořit kapalnou tekutou krystalovou strukturu, která může neustále měnit tvar a je v dynamické rovnováze.

Tato vlastnost struktury umožňuje omezit buňku z mezibuněčného prostoru, protože membrána je normálně nepropustná pro vodu a všechny látky rozpuštěné v ní. Některé komplexní integrální proteiny, semi-integrální a povrchové molekuly jsou ponořeny do membrány. Prostřednictvím buněk interaguje buňka s okolním světem, udržuje homeostázu a tvoří integrální biologické tkáně.

Proteiny plazmové membrány

Všechny proteinové molekuly, které se nacházejí na povrchu nebo uvnitř plazmatické membrány, jsou rozděleny do typů v závislosti na hloubce jejich výskytu. Přidělit integrální proteiny prostupující lipidové dvojvrstvy, poluintegralnye které pocházejí v hydrofilní části membrány a směrem ven, a povrch - uspořádané na vnější ploše membrány. Integrální proteinové molekuly specificky prostupují plasmolem a mohou být připojeny k receptorovému aparátu. Mnoho takových molekul proniká celou membránou a nazývá se transmembránou. Zbytek je ukotven v hydrofobní oblasti membrány a rozkládá se buď na vnitřní nebo vnější povrch.

Kanály iontových buněk

Nejčastěji jsou integrovanými komplexními bílkovinami iontové kanály. Tyto struktury jsou odpovědné za aktivní přeprava některé látky do nebo z buňky. Jsou složeny z několika proteinových podjednotek a aktivního centra. Když je určitý ligand vystaven aktivnímu místu představovanému specifickou sadou aminokyselin, mění se konformace iontového kanálu. Tento proces vám umožňuje otevřít nebo zavřít kanál, čímž spustíte nebo zastavíte aktivní dopravu látek.

Některé z většinu času iontový kanál jsou viditelné, ale když je signál z receptorového proteinu nebo přistupující specifickým ligandem může být uzavřen, zastavení proudu iontů. Tento princip činnosti je zajistit, aby do jejich přijímaného signálu receptoru nebo protilátky k zastavení aktivní transport určitých látek, bude provedeno. Jakmile signál dorazí, transport by měl být přerušený.

Většina integrálních proteinů, které vykonávají funkce iontových kanálů, pracuje na zákazu přepravy, dokud se konkrétní aktivní ligand nepřipojí do aktivního centra. Pak dojde k aktivaci transportu iontů, který umožní dobíjení membrány. Tento algoritmus pro provoz iontových kanálů je charakteristický pro buňky excitovatelných lidských tkání.

Typy vložených proteinů

Všechny membránové proteiny (integrální, semi-integrální a povrchní) plní důležité funkce. Je to z důvodu zvláštní roli v buněčné aktivity, a mají určitý typ zakotvení ve fosfolipidové membráně. Některé proteiny, častěji to jsou iontové kanály, musí úplně zastavit plasmolem, aby mohli realizovat své funkce. Pak se nazývají polytopické, tj. Transmembránové. Jiné jsou lokalizovány na její kotevní části k hydrofobní části fosfolipidové dvojvrstvy, jako aktivní místo se nachází pouze na vnitřní straně nebo pouze na vnějším povrchu buněčné membrány. Pak jsou nazývány monotopy. Často jsou to receptorové molekuly, které dostávají signál z povrchu membrány a přenášejí je na speciální "mediátor".

Aktualizace integrálních proteinů

Všechny integrální molekuly zcela pronikají do hydrofobní oblasti a jsou v ní fixovány takovým způsobem, že je přípustné je pohybovat pouze podél membrány. Westernizace proteinu uvnitř buňky, stejně jako spontánní oddělení proteinové molekuly z cytolemie, však není možné. Existuje možnost, že integrální proteiny membrány spadají do cytoplazmy. Je spojena s pinocytózou nebo fagocytózou, tj. Když buňka zachytí tuhou nebo kapalinu a obklopuje ji membránou. Pak je vlečen uvnitř spolu s bílkovinami, které jsou do něj vloženy.

Samozřejmě, není to nejúčinnější způsob výměny energie v buňce, protože všechny proteiny, které dříve fungovaly receptoru nebo iontových kanálů, bude štěpen lyzozomem. To bude vyžadovat jejich novou syntézu, která utratí významnou část energetických zásob makroergistů. V průběhu "vykořisťování" se však molekuly nebo receptory iontových kanálů často poškozují až po oddělení molekulárních míst. To také vyžaduje jejich re-syntézu. Protože fagocytóza, i když se vyskytuje při rozštěpení vlastních receptorových molekul, je také metoda jejich konstantní obnovy.

Hydrofobní interakce integrálních proteinů

Jak je popsáno výše, integrální membránové proteiny jsou komplexní molekuly, které se zdá, že jsou v cytoplazmatické membráně uvízlé. Zároveň mohou volně plavat v ní, pohybující se podél plazmolemmy, ale nemohou se od sebe odtrhnout a vstoupit do mezilidového prostoru. Toto je realizováno díky vlastnostem hydrofobní interakce integrálních proteinů s fosfolipidy membrány.

Aktivní centra integrálních proteinů jsou umístěna buď na vnitřním nebo vnějším povrchu lipidové dvojvrstvy. A tento fragment makromolekuly, který je zodpovědný za hustou fixaci, se vždy nachází mezi hydrofobními oblastmi fosfolipidů. Díky interakci s nimi zůstávají všechny transmembránové proteiny vždy v tloušťce buněčné membrány.

Funkce integrálních makromolekul

Jakýkoliv integrální membránový protein má kotevní místo umístěné mezi hydrofobními zbytky fosfolipidů a aktivním centrem. V některých molekulách je aktivní centrum umístěno samostatně na vnitřním nebo vnějším povrchu membrány. Existují také molekuly s několika aktivními centry. To vše závisí na funkcích, které provádí integrální a periferní proteiny. Jejich první funkcí je aktivní doprava.

Proteinové makromolekuly, které jsou zodpovědné za průchod iontů, sestávají z několika podjednotek a regulují iontový proud. Plazmatické membrány obvykle nemohou procházet hydratovanými ionty, protože svou povahou je lipid. Přítomnost iontových kanálů, které jsou integrální proteiny, dovoluje iontům proniknout do cytoplazmy a dobít buněčnou membránu. To je hlavní mechanismus pro vznik membránového potenciálu buněk excitabilních tkání.

Receptorové molekuly

Druhou funkcí integrálních molekul je receptor. Jedna lipidová dvojvrstva membrány realizuje ochrannou funkci a zcela omezuje buňku z vnějšího prostředí. Avšak vzhledem k přítomnosti receptorových molekul, které jsou reprezentovány integrálními proteiny, může buňka přijímat signály z prostředí a interagovat s nimi. Příkladem je adrenální receptor kardiomyocytů, buněčný adhezní protein, inzulínový receptor. Zvláštním příkladem receptorového proteinu je bacterohodopsin, což je speciální membránový protein, který mají některé bakterie, což jim umožňuje reagovat na světlo.

Proteiny intercelulární interakce

Třetí skupinou funkcí integrálních proteinů je realizace intercelulární kontakty. Díky němu se může jedna buňka připojit k jiné a vytvořit řetězec přenosu informací. Na tomto mechanismu jsou spojení křižovatky mezi kardiomyocyty, kterými se přenáší srdeční rytmus. Stejný princip činnosti je také pozorován v synapsech, ve kterých se v nervových tkáních přenáší impuls.

Prostřednictvím integrálních proteinů mohou buňky vytvořit mechanické spojení, které je důležité při tvorbě integrální biologické tkáně. Také integrální proteiny mohou hrát roli membránových enzymů a podílet se na přenosu energie, včetně nervových impulzů.