Определение белка в канале
Канальный белок – это особое расположение аминокислоты который встраивается в клеточная мембрана, предоставляя гидрофильный проход для воды и малых полярных ионов. Как и все транспортные белки, каждый канал белка имеет размер и форму, которая исключает все, кроме самых специфических молекул. Общий белок канала виден ниже, встроенный в мембрану. Ионы, маленькие зеленые шестиугольники, проходят через канал белка. Они перемещаются из области высокой концентрации в область с более низкой концентрацией.
Типы Белка Канала
Номера закрытого типа
Ворота
Закрытый канал белка остается закрытым, пока не получит специальный химический или электрический сигнал. Эти канальные белки чрезвычайно важны во многих клеточных функциях. Способность управлять ионным каналом позволяет накапливать электрическую энергию внутри клетки. Нервная функция полностью основана на этом факте. Канальные белки на поверхности нервных клеток реагируют на электрические сигналы, создаваемые затоплением ионов через мембрану рядом с ними. Когда они открываются, ионы разливаются и продолжают электрические помехи. Это очень быстро передает сигнал через тело. Белок стробированного канала, реагирующий на сигнал молекула можно увидеть на изображении ниже.
Функция белкового канала
В зависимости от того, является ли он стробированным или не стробированным, канальный белок выполняет несколько иную функцию. Белок не стробированного канала позволяет ионам и воде свободно течь с одной стороны мембраны на другую. Хотя каналы такого типа не часто обнаруживаются на наружной клеточной мембране, они чаще встречаются в органеллах и местах, где градиенты ионов не поддерживаются.
Когда необходимо поддерживать ионный градиент, белки стробированных каналов выполняют роль сдерживания потока ионов до тех пор, пока им не будет дан сигнал об открытии. Закрытый канал действует как закупоренная бутылка. Вода и ионы движутся медленно через плазматическая мембрана или нет вообще. Если канал белка закрыт, у них мало шансов на достижение равновесия. Клетки используют эти белки разными способами, начиная от балансирования содержания воды до активного накопления зарядов.
Структура белкового канала
Большинство канальных белков состоят из нескольких идентичных белковых субъединиц, которые образуют гидрофильную область в их центре. Закрытые каналы функционируют путем изменения конформации при получении сигнала, обеспечивая доступ к гидрофильному проходу. Неструктурированные каналы обычно формируются из одинаковых субъединиц, которые прикрепляются друг к другу по кругу. Хотя внутренняя часть круга является гидрофильной, аминокислоты, находящиеся внутри гидрофобной клеточной мембраны, также являются неполярными. Это помогает закрепить белок в мембране. Если бы белок попытался выскользнуть из мембраны, полярные силы вернули бы его на место.
Пример белкового канала
Когда ваши мышцы сокращаются, это является результатом действия белков закрытого канала в вашем мускул клетки. Эти клетки реагируют на нейротрансмиттер ацетилхолин, который присутствует в большом количестве как конец нервных клеток. В синапсе или пространстве, где они высвобождают нейротрансмиттер, в противоположной нервной клетке содержится много канальных белков, настроенных на получение сигнала. Электрический сигнал, поступающий по нерву (также обусловленный типом канального белка), приводит к высвобождению ацетилхолина.
Нейротрансмиттер быстро диффундирует через синапс и достигает канала белков с другой стороны. Каждый канал белка открывается, высвобождая ионы натрия и калия. Электрические помехи распространяются по специальным каналам в мышцах, передавая сигнал каждому мышечная клетка, Здесь активируется другой набор канальных белков. Они высвобождают натрий, заставляя белки актин и миозин начать свое ползущее движение друг против друга, сжимая каждую клетку. Полный результат – полное мышечное сокращение, движение конечности или работа части тела.
Белки канала и белки-носители
Есть четыре вида транспорта, которые происходят внутри клеток. Простое распространение происходит с небольшими молекулами газа, такими как кислород и углекислый газ, а также со многими неполярными химическими веществами, такими как стероидные гормоны и лекарственные препараты. Эти молекулы имеют правильную химию и размер, чтобы проходить прямо через клеточную мембрану.
Более заряженные молекулы, которые являются гидрофильными, с трудом проходят через мембрану. К ним относятся ионы, вода и сахара, такие как глюкоза. Канальные белки осуществляют большинство облегченная диффузия, Хотя химические вещества все еще движутся в направлении их концентрации (от высокой к низкой), им дают проход через клеточную мембрану. Это позволяет им двигаться рядом диффузия скорость.
Однако не вся облегченная диффузия осуществляется канальными белками. Белки-носители, белки, которые связывают и транспортируют молекулы через мембрану, также участвуют в облегченной диффузии. Большие молекулы, такие как глюкоза, не могут проходить через узкий проход, созданный белками канала. Белки-носители, известные как uniporter, связываются с молекулами глюкозы по одному за раз. Связывающее действие вызывает конформационное изменение в белке, которое заставляет его откладывать молекулу на противоположной стороне клетки. Эти белки-носители работают без энергии и перемещают молекулы вниз по своим градиент концентрации.
Когда вещества необходимо перемещать против градиента концентрации, необходимы более сложные белки-носители. Активный транспорт это процесс использования белок-носитель и его взаимодействие с АТФ для перемещения молекулы против градиента. Энергия необходима, потому что молекулы естественно хотят распространяться и распространяться. Для перемещения некоторых ионов и молекул требуется много энергии, но это необходимо для развития жизни. Другие белки-носители эволюционировали для котранспорта. Транспортируя молекулу по градиенту концентрации, другая молекула может перемещаться против градиента. Этот тип белка-носителя позволяет клеткам транспортировать материалы, используя ионный градиент, который они строят с другими белками-носителями АТФ.
Основным отличием между канальным белком и белком-носителем является стереоспецифичность. Хотя канальные белки пропускают только молекулы определенного размера, они не связывают молекулы. Белки-носители имеют активный сайт, с которым химическое вещество, подлежащее транспортировке, должно быть связано. Этот сайт будет специфически связываться только с одной молекулой и стремится транспортировать эту молекулу в одиночку. Связывающее действие позволяет проходить большой молекуле через клеточную мембрану.
викторина
1. В чем разница между канальным белком и белком-носителем?A. Они перемещают разные типы молекулB. Канал белка не нуждается в энергииC. Канальный белок не связывает молекулы, которые он транспортирует
Ответ на вопрос № 1
С верно. Канальные белки – это просто каналы. Подобно соломе или сливу в ванне, они просто пропускают воду и ионы через них. В то время как они могут быть стробированными или не стробированными, им не требуется энергия для работы, но не нужны ни унипортеры, ни другие белки-носители. Канальные белки и белки-носители могут перемещать одни и те же типы молекул.
2. А мутация у человека вызывает сбой их ионные каналы. Будет ли это проблемой?A. даB. нетC. Они могут лечить это
Ответ на вопрос № 2
верно. Это причина страшной болезни, известной как кистозный фиброз. Страдающие этим заболеванием не могут регулировать ионы в их слизистых оболочках, вызывая удушающие скопления мокроты и орган неудачи в молодом возрасте. Канальные белки очень важны для многих других функций, и большинство из них должны работать для нормальных функций организма.
3. В эксперименте ученый разделяет два водоема с тонким фосфолипид мембрана, такая как найденная в клетке. Он наливает соль в один из водоемов. В мембрану встроены белковые каналы. Его контрольный эксперимент состоит из двух водоемов, разделенных одной мембраной, но без канальных белков. Он также добавляет соль к этому контролю. Что из следующего вы ожидаете?A. В обоих экспериментах соль быстро придет в равновесие между теламиB. В контроле равновесие наступит медленнее, чем на экспериментальной мембранеC. Контроль быстрее придет в равновесие
Ответ на вопрос № 3
В верно. Контроль будет приходить в равновесие медленнее, потому что ему не хватает белка канала. Эти белки позволят ионам в соли распространяться прямо через мембрану вместе с водой. Эти два вещества будут проходить туда-сюда по мембране, пока они не станут равными. Без белков мембрана задерживает воду и ионы, и процесс будет происходить намного медленнее, если он вообще произойдет.
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- Widmaier, E.P., Raff, H. & Strang, K.T. (2008). Человек Вандера физиология : Механизмы функции тела (11-е изд.). Бостон: Высшее образование МакГроу-Хилл.