Proteine ​​membranare integrale, funcțiile lor

Membrana celulară este un element structural al celulei, protejându-l de mediul extern. Prin aceasta, interacționează cu spațiul intercelular și face parte din sistemul biologic. Membrana sa are o structură specială, constând dintr-o bilatilă lipidică, proteine ​​integrale și semi-integrale. Acestea din urmă sunt molecule mari care îndeplinesc diferite funcții. Cel mai adesea, aceștia sunt implicați în transportul de substanțe speciale, a căror concentrație pe diferitele părți ale membranei este atent reglementată.

Planul general al structurii membranei celulare

Plasma membrana - o colectie de molecule de grasimi si proteine ​​complexe. Fosfolipidele cu reziduurile lor hidrofile sunt localizate pe părțile opuse ale membranei, formând o bilatilă lipidică. Dar zonele lor hidrofobe, constând din reziduuri de acizi grași, se confruntă cu fața înăuntru. Acest lucru vă permite să creați o structură cu cristale lichide lichide care să poată schimba în mod constant forma și se află într-un echilibru dinamic.

Această caracteristică a structurii vă permite să limitați celula din spațiul intercelular, deoarece membrana este în mod normal impermeabilă la apă și la toate substanțele dizolvate în ea. Unele proteine ​​integrale complexe, semi-integrale și molecule de suprafață sunt imersate în membrană. Prin celulele lor, celula interacționează cu lumea din jur, menținând homeostazia și formând țesuturi biologice integrale.

Proteine ​​ale membranei plasmatice

Toate moleculele de proteine ​​care sunt situate pe suprafața sau în interiorul membranei plasmatice, sunt împărțite în tipuri în funcție de adâncimea de apariție a acestora. Aloca proteine ​​integrale pătrund bistratul lipidic, poluintegralnye care provin dintr-o porțiune hidrofilă a membranei și se extind spre exterior, iar suprafața - dispusă pe suprafața exterioară a membranei. molecule de proteine ​​Integral specific plasmolemma permeat și poate fi conectat la unitatea receptor. Multe astfel de molecule pătrund în întreaga membrană și se numesc transmembranare. Restul ancorată în porțiunea hidrofobă a membranei și localizate fie pe interior sau suprafața exterioară.

Canale celulare ionice

Cel mai adesea, proteinele complexe integrate sunt canalele ionice. Aceste structuri sunt responsabile pentru transportul activ unele substanțe în sau din celulă. Ele constau din mai multe subunități de proteine ​​și un centru activ. Atunci când un anumit ligand este expus la locul activ reprezentat de un set specific de aminoacizi, conformația canalului ionic se modifică. Acest proces vă permite să deschideți sau să închideți canalul, lansând sau oprind transportul activ de substanțe.

Unele canale ionice sunt deschise de cele mai multe ori, totuși, la primirea unui semnal din proteina receptorului sau atunci când un ligand specific este atașat, acestea pot închide, oprind curentul ionic. Acest principiu de funcționare se reduce la faptul că până când semnalul receptorului sau umoral a fost obținut pentru terminarea transportului activ al unei anumite substanțe, acesta va fi efectuat. Odată ce semnalul a sosit, transportul ar trebui întrerupt.

Majoritatea proteinelor integrale care îndeplinesc funcțiile de canale ionice lucrează la o interdicție de transport până când un ligand specific se alătură centrului activ. Apoi se va activa transportul ionic, ceea ce va permite reîncărcarea membranei. Acest algoritm pentru funcționarea canalelor de ioni este caracteristic celulelor țesuturilor umane excitabile.

Tipuri de proteine ​​încorporate

Toate proteinele membranare (integrale, semi-integrale și superficiale) îndeplinesc funcții importante. Este din cauza rolului special în activitatea celulară, iar ei au un anumit tip de membrana în a fi cuprins de fosfolipide. Unele proteine, canale de ioni este de multe ori, să pună în aplicare funcțiile sale ar trebui să se oprească complet plasmolemma. Apoi ele se numesc politopice, adică transmembranare. Altele sunt localizate la porțiunea sa de ancorare a porțiunii hidrofobe a bistratul fosfolipidic, ca situsul activ sunt localizate numai pe interior sau numai pe suprafața exterioară a membranei celulare. Apoi se numesc monotopi. Cel mai adesea ei sunt moleculele de receptor care acceptă semnal de la suprafața membranei și se transferă la un „mediator“ speciale.

Actualizarea proteinelor integrale

Toate moleculele integrale pătrund complet în regiunea hidrofobă și sunt fixate în ea astfel încât să fie permise să se deplaseze numai de-a lungul membranei. Cu toate acestea, occidentalizarea proteinei din interiorul celulei, la fel ca detașarea spontană a moleculei de proteină de la cytolemma, este imposibilă. Există o opțiune în care proteinele integrale ale membranei intră în citoplasmă. Acesta este asociat cu pinocitoza sau fagocitoza, adică atunci când celula captează un solid sau lichid și o înconjoară cu o membrană. Apoi este târât în ​​interior împreună cu proteinele încorporate în el.

Desigur, aceasta nu este cea mai eficientă modalitate de a face schimb de energie în celulă, deoarece toate proteinele efectuate anterior receptor sau canale de ioni, vor fi digerate de lizozom. Acest lucru va necesita noua lor sinteză, care va cheltui o parte semnificativă din rezervele energetice ale macroergiștilor. Cu toate acestea, în timpul "exploatării", moleculele sau receptorii canalului de ioni sunt deseori afectați, până la detașarea situsurilor moleculare. Acest lucru necesită, de asemenea, re-sinteza lor. Deoarece fagocitoza, chiar dacă apare odată cu divizarea propriilor molecule de receptor, este de asemenea o metodă de reînnoire constantă a acestora.

Interacțiunea hidrofobă a proteinelor integrale

Așa cum a fost descris mai sus, proteinele membranare integrale sunt molecule complexe care par să se blocheze în membrana citoplasmatică. În același timp, ei pot înota în mod liber în ea, se deplasează de-a lungul plasmolemului, dar nu se pot îndepărta de el și pot intra în spațiul intercelular. Acest lucru este realizat datorită caracteristicilor interacțiunii hidrofobe a proteinelor integrale cu fosfolipide ale membranei.

Centrele active ale proteinelor integrale sunt localizate fie pe suprafața interioară, fie pe cea exterioară a stratului biliar lipidic. Și acel fragment al macromoleculei, care este responsabil de fixarea densă, este întotdeauna localizat printre regiunile hidrofobe ale fosfolipidelor. Datorită interacțiunii cu acestea, toate proteinele transmembranare rămân întotdeauna în grosimea membranei celulare.

Funcțiile macromoleculelor integrale

Orice proteină integrală membranară are un sit de ancorare localizat printre resturile hidrofobe ale fosfolipidelor și un centru activ. În unele molecule, centrul activ este situat singur pe suprafața interioară sau exterioară a membranei. Există, de asemenea, molecule cu mai multe centre active. Toate acestea depind de funcțiile pe care le îndeplinesc proteinele integrale și periferice. Prima lor funcție este transportul activ.

Macromoleculele de proteine ​​care sunt responsabile pentru trecerea ionilor constau din mai multe subunități și reglează curentul ionic. În mod normal, membrana plasmatică nu poate trece ioni hidratați, deoarece prin natura ei este o lipidă. Prezența canalelor ionice, care sunt proteine ​​integrale, permite ionilor să pătrundă în citoplasmă și să reîncarce membrana celulară. Acesta este mecanismul principal pentru debutul potențialului membranar al celulelor țesuturilor excitabile.

Molecule de receptori

A doua funcție a moleculelor integrale este receptorul. O bilatilă lipidică a membranei realizează o funcție protectoare și limitează complet celula din mediul extern. Cu toate acestea, datorită prezenței moleculelor receptorilor, care sunt reprezentate de proteine ​​integrale, celula poate recepționa semnale din mediul înconjurător și interacționa cu acesta. Un exemplu este receptorul suprarenalent al unui cardiomiocit, o proteină de adeziune celulară, un receptor de insulină. Un exemplu special al unei proteine ​​receptor este bacorhodopsidina, o proteina membrana speciala pe care o au unele bacterii, permitandu-le sa raspunda la lumina.

Proteine ​​de interacțiune intercelulară

Al treilea grup de funcții ale proteinelor integrale este realizarea contacte intercellulare. Datorită acestora, o celulă se poate alătura unui altul, creând un lanț de transfer de informații. Pe acest mecanism, joncțiunile dintre memoria cardiomiocitelor, prin care se transmite ritmul inimii. Același principiu al funcționării este observat și în sinapse, în care se transmite un impuls în țesuturile nervoase.

Prin intermediul proteinelor integrale, celulele pot crea o conexiune mecanică, care este importantă în formarea unui țesut biologic integrat. De asemenea, proteinele integrale pot juca rolul enzimelor membranare și pot participa la transferul de energie, incluzând impulsurile nervoase.