ΟΙ ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ. 3ο μέρος : ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ: ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΟΥ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΥ ΧΩΡΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ
Δήμητρα Σπανού, χημικός, καθηγήτρια στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης
ΟΙ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ
Η φιμπρονεκτίνη: Είναι μια γλυκοπρωτεϊνη- σφαιρίνη, μεγάλου μοριακού βάρους που συμμετέχει στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, την κινητικότητα και την προσκόλληση των κυττάρων. Η αδιάλυτη μορφή της αποτελεί συστατικό του χώρου γύρω από κύτταρα λεία μυϊκά, μεσενχυματικά, τριχοειδών αγγείων και χαλαρού συνδετικού ιστού. Συναντάται σε πολυκύτταρους οργανισμούς, στα περισσότερα σπονδυλόζωα (και στον άνθρωπο) αλλά και σε ασπόνδυλα ό πως σε σπόγγους
Η κυτταρική φιμπρονεκτίνη ή πρωτεϊνη κυτταρικής επιφανείας πρωτεϊνη κυτταρικής προσκόλησης CSP -cell surface adhetion protein)
Είναι πρωτεϊνη σπονδυλώωων αλλά βρέθηκε στο παράσιτο της ελονοσίας σε στάδιο σπορίδιου στο περισπορίδιό του σαν περιοχή προσκόλησης
Το κολλαγόνο. Ειναι η επικρατέστερη πρωτεινη σε ζωικούς οργανισμούς.,. Βρίσκεται σε συνδετικό ιστό, αλλά και σε δερμα,, χονδρικο και οστίτη ιστό, βασικές μεμβράνες. Είναι πρωτεινη των ζωικών οργανισμων. Θηλαστικα, ψάρια. πτηνά. ερπετά, αλλα και σε ασπόνδυλα όπως σφουγγάρια και μεδουδες υπάρχει το κολλαγόνο. Υπάρχουν παραλλαγές κολλαγόνου ανάλογα με την περιεκτικότητά του σε προλίνη, λυσίνη, και υδατάνθρακες. ΣΕ ανώτερα ζώα συναντάται σε μεγάλο βαθμό ο τύπος κολλαγόνου Ι με μικρή περιεκτικότητα σε προλίνη και λυσίνη, ενώ σε ασπόνδυλα ζώα ο τύπος κολλαγόνοΙΙ με μεγάλη ποσότητα λυσίνης και υδατανθράκων
Η ελαστίνη Είνα πρωτεϊνη κυρίως των σπονδυλωτών παρόμοιας χημικής σύστασης με το κολλαγόνο χωρίς όμως να περιέχει την υδροξυπρολίνη και με μεγαλύτερο ποσοστό λυσίνης. Στην λυσίνη οφείλεται η ελαστικότητά της αφού μπορεί να σχηματίσει δακτύλιο με ινίδιο ελαστίνης
Παρά το ότι η ελαστίνη είναι πρωτεϊνη σπονδυλωτών , βρέθηκε ότι ορισμένα είδη μυκήτων την χρησιμοποιούν για την ανάπτυξη βιοφίλμ (εξωκυτταρικής μήτρας) κατά την εξάπλωσή τους
Οι πρωτεϊνογλυκάνες Σημαντικό ο ρόλος τους στην εξωκυττάρια μήτρα αλλά υπάρχουν και στην κυτταρική επιφάνεια και σε ενδοκυτταρικούς εκκριτικούς κόκκους . Εδώ οι υδατάνθρακες βρίσκονται σε μεγάλο ποσοστο συγκριτικά με τις πρωτεϊνες και σχηματίζουν μεταξύ τους σύμπλοκα
Αλλά σύμπλοκα σχηματίζουν οι πρωτεϊνογλυκάνες και μεταξύ τους όπως και με άλλες πρωτεϊνες και συχνά δίνουν άκαμπτες δομές . Είναι υδρόφιλες και φορτισμένες αρνητκά ώστε σχηματίζουν γέλη στον εξωκυττάριο χώρο στην οποία αποθηκεύονται ινώδεις πρωτεϊνες.
Πρωτεϊνογλυκάνες υπάρχουν σε σπονδυλωτά και σε ασπόνδυλα
Η κερατίνη Ινώδης δομική πρωτεϊνη σε ζώα Έχουμε την α κερατίνη (σε δέρμα νύχια κ.α) και την β κερατίνη (σκληρότερη) σε ζώα με ράμφη κέρατα
ΠΗΓΕΣ
ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΛΟΥΚΑΣ Χ ΜΑΡΓΑΡΙΤΗΣ
https://de.wikipedia.org/wiki/Proteoglykane
https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/uvomorulin/68903
https://www.uni-muenster.de/Biologie.IMZ/
https://de.wikipedia.org/wiki/Elastin
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S151783821631064
4https://www.uni-bayreuth.de/pressemitteilung/proteinaustausch-evolution
Το κολλαγόνο, η ελαστίνη και η κερατίνη είναι συστατικά του συνδετικού ιστού, του υποστηρικτικού ιστού και των βιομεμβρανών και ως εκ τούτου ονομάζονται δομικές πρωτεΐνες
ΟΙ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΤΗΣ ΠΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ
Η κυτταροπλασματική μεμβράνη έχουν τα ζωϊκά κύτταρα, τα κύτταρα των ιών, των φυτών, των προκαρυωτικών οργανισμών και των μυκήτων, αντιπροσωπεύει το 1-2% του συνόλου των μεμβρανών του κυττάρου.
Τα κυριότερα συστατικά των βιολογικών μεμβρανών είναι τα αμφίφιλα λιπίδια και οι πρωτεϊνες με αναλογία βάρους πρωτεϊνες /λιπίδια που κυμαίνεται από 3,6 έω2 0,5 ανάλογα με το μέγεθος και τα επιμέρους συστατικά τους.
Ακόμα, οι περισσότερες πρωτεϊνες της μεμβράνης, βρίσκονται σε ασύμμετρο περιβάλλον, που επιρρεάζει την δομή και την λειτουργία τους.
Στην μεμβράνη συναντάμε δύο ειδών πρωτεϊνες: τις λειτουργικές (ένζυμα, μεταφορείς, ειδικοί υποδοχείς κ.α.) και τις δομικές
Οι δομικές πρωτεϊνες που είναι χωρίζονται σε δύο κατηγορίες τις περιφεριακές και τις διαμεμβρανιακές.
Οι λειτουργικές πρωτεϊνες "χώνονται" στο υδρόφοβο εσωτερικό της μεμβράνης και παραμένουν με υδρόφοβους δεσμούς (λιποπρωτεϊνες ) ή ακέραιες πρωτεϊνες. Δεν εκχυλίζονται.
ΔΟΜΙΚΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ
Ανάλογα με την θέση τους διακρίνονται σε ενσωματωμένες και περιφεριακές.
Οι περιφεριακές αλληλεπιδρούν με ηλεκτροστατικούς δεσμούς με τις υδρόφιλες κεφαλές των λιπιδίων ή συνδέονται με ακέραιες πρωτεϊνες με ασθενείς δεσμούς και εύκολα εκχυλίζονται χωρίς να καταστρέφεται η μεμβράνη
Υπάρχουν επίσης τέτοιες πρωτεινες στην επιφάνεια αλλά και στο εσωτερικό της μεμβράνης.
ΕΝΣΩΜΑΤΩΜΕΝΕΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ
Οι ενσωματωμένες πρωτεϊνες είναι μόρια πρωτεϊνών που εκχυλίζονται δύσκολα και συνδέονται με τις αλυσίδες των λιπαρών οξέων.
Υπάρχουν δύο τύποι ενσωματωμένων πρωτεϊνών :Οι διαμεμβρανιακές και οι μερικώς εισερχόμενες στην μεμβράνη
ΔΙΑΜΕΜΒΡΑΝΙΑΚΕΣ ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ
Οι διαμεμβρανιακές, δηλαδή αυτές που διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη
Έχουμε τρεις τύπους τέτοιων πρωτεϊνών, τις περιστροφικές, τις μεταφορικές και τα κανάλια
Οι πρωτεϊνες αυτές ονομάζονται πρωτεϊνες σήραγγας
Πολλές πρωτεϊνες σήραγγας είναι πρωτεϊνες υποδοχείς και διακρίνουμε τρεις κατηγορίες υποδοχέων
- πρωτεϊνες που συνδέονται με πρωτεϊνη G,
- υποδοχείς που συνδέονται με ένζυμα (συνήθως κινάσες τυροσίνης, κυκλάση )
- πρωτεϊνες διαύλων ιόντων,
ΒΙΟΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΙΝΩΝ ΤΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ
ΠΑΡΟΜΟΙΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ
Πρωτεϊνες της μεμβράνης ίδιες ή πανομοιότυπες, βρίσκονται σε διαφορετικούς οργανισμούς,
πράγμα που δείχνει την συγγένεια και την βιοχημική συνέχειά τους
Συγκριση πρωτοταγων αλληλουχιων αμινοξέων από διαφορα βιολογικά είδη.
Σε Τασιοελεγχομενοι Διαυλοι Νατρίου (Na+) , σε κυτταρα ανθρωπου, επιμυος, και μυγας, υπαρχουν περιοχές που εμφανιζουν ομοιοτητα και αυτες είναι που παραμένουν σταθερές κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.Αυτο φαίνεται να ειναι το σημαντικό για την διατηρηση της δομής των διαύλων.
Πιθανον ακομα να υπαρχει κοινη λειτουργια με αλλους διαύλους.Για παραδειγμσ, Ολοι οι τασιοελεγχομε ο δίαυλοι έχουν κοινη περιοχή από θετικά φορτισμενα αμινοξέα σε συγκεκριμενη θέση.
Χαρακτηριστικο σημείο που φανερώνει την διαφοροποίηση αναλογα με την λειτουργία του ς ειναι το γεγονός ότι σε σε νευρικά και μυϊκά κύτταρα που η μεταδοση μυνηματων προορίζεται για μεγάλες αποστάσεις, υπάρχει αυξημενη πυκνότητα μεμβρανιακων διαυλων ιόντων
. Τέτοιοι διαυλοι είναι,
Διαμεμβρανιακές πρωτεϊνες- δίαυλοι (κανάλια) που
Αποτελούνται από μεγάλες διαμεμβρανιακες πρωτεινες που φερουν ομάδες υδατανθρακων (γλυκοπρωτεΐνες), πως
σε διάφορα είδη, οι πρωτεινες αυτες διαφέρουν μόνο κατά την σειρά των αμινοξέων. Μιλάμε για τις:
Πρωτεϊνες υποδοχείς συζευγμένοι με πρωτεϊνη G . (GPCRs) είναι διαμεμβρανιακοί υποδοχείς που ανιχνεύουν μόρια εξωτερικά του κυττάρου και ενεργοποιούν σηματοδοτικά μονοπάτια και κυτταρικές αποκρίσεις. Είναι διαμεμβρανιακή πρωτεϊνη με 7 διαμεμβρανιακές περιοχές. Οι προσδέτες που δεσμεύονται είναι από μικρά μόρια έως πεπτίδια και μεγάλες πρωτεϊνες. Περιλαμβάνουν φερορμόνες, ορμόνες, διαβιβαστές, φωτοευαίσθητες ενώσεις και οσμές. Βρίσκονται σε ευκαρυωτικά κύτταρα ζώων, κάποιων πρωτίστων και μυκήτων (μαγιάς)
Υποδοχείς που δεσμεύουν πρωτεϊνη G (νουκλεοτίδιο γουανίνης) για την δημιουργία cAMP, για φωσφορυλιώσεις με την δημιουργία κινασών στο κυτταρόπλασμα, στα ζώα
Υποδοχείς για μεταγωγή σήματος για βιολογική ανταπόκριση από το κύτταρο. (Αυτοί μπορεί να είναι είτε διαμεμβρανιακές πρωτεϊνες ή πρωτεϊνικά σύμπλοκα)
Πρωτεϊνες υποδοχείς που συνδέονται με ένζυμα:
Πρωτεϊνες που ενεργοποιούν κινάσες (παραδείγματα)
Υποδοχείς αυξητικού επιδερμικού παράγοντα που είναι πρωτεϊνη στις κυτταρικές μεμβράνες των σπονδυλωτών
και οι Υποδοχείς ινσουλίνης που είναι πρωτεϊνη στις κυτταρικές μεμβράνες των σπονδυλωτών
δομικά είναι πολύ σχετικές εφόσον είναι πλούσιες σε δισουλφιρικούς δεσμούς και συντελούν στην δημιουργία πρωτεϊνών φωσφορυλίωσης
Πρωτεϊνες υποδοχείς που ενεργοποιούν την αδενυλική κυκλάση (παραδείγματα)
Υποδοχείς αδρεναλίνης, Βρίσκονται σε ανθρώπους και πολλά ζώα και σε ορισμένους μκροοργανισμούς
Υποδοχείς αδενοσίνης βρισκονται σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς
Πρωτεϊνες υποδοχείς -κανάλια
νερού (aquaporine) Βρίσκονται σε όλα τα όντα με κυτταρική μεμβράνη κυρίως ευκαρυώτες, αλλά έχουν βρεθεί και σε αρχαία και βακτήρια
Κανάλια νερού (aquaporine)
Πρωτεϊνες που συνδέονται με την εξωκυττάρια μήτρα όπως
Iντεργκρίνες ΣΕ όλα τα ζώα
Υποδοχείς ροδοψίνης
Υποδοχείς ανοσοποιητικού Συστήματος
Συνδετικές πρωτεϊνες (περιέχουν τμήματα που προσκολλώνται στο εξωκυτταρικό πλέγμα)
Πρωτεϊνες διαύλων ιόντων (χημειοελεγχομενες)
Μεταφορά ιόντων και πολικών μορίων δια μέσου της κυτταρικής μεμβράνης που απαιτεί ενέργεια γίνεται μεσα από κανάλια (διαύλους) από μια χαμηλώτερη προς μια υψηλότερη βαθμίδα συγκέντρωσης. Η ενέργεια που κυρίως παρέχεται από την υδρόλυση του ΑΤΡ. Στις περιπτωσεις αυτές συναντώνται και τα ένζυμα που απαιτούνται για την υδρόλυση του ΑΤΡ είναι οι φωσφατάσες αδενοσίνης: ATP + H2O -> ADP + Phn + Energy
Πολικά μόρια και ιόντα που διαλύονυαι στο νερό, μεταφέρονται δύσκολα και με κατανάλωση ενέργειας δια μέσου της μεμβράνης με ειδικές διαμεμβρανιακές πρωτεϊνες διαύλους. Παράδείγματα η αντλία ιόντων Καλίου Νατρίου μυκήτων και βακτηρίων ,η αντλία ασβεστίου, κ.λ.π.
Για την υδρόλυση του ΑΤΡ που θα δώσει την απαιτούμενη ενέργεια βρίσκονται εκεί τα ανάλογα ένζυμα (ΑΤΡάσες): Αντλία Κ+/Να+ -ΑΤΡάση, αντλία Ca++ -ATPase, αντλία Η+ ΑΤΡαση.
Oι φωσφατάσες αυτές βρίσκονται στα κύτταρα φυτών, μυκήτων και βακτηρίων
Άλλες πρωτεϊνες, βγάζουν ένα μόνο υδρόφιλο άκρο στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό της μεμβράνης και το άλλο είναι βυθισμένο στην μεμβράνη.
Στην εσωτερική μεριά του κυττάρου μπορεί να συνδεθούν με ένζυμα του κυτταροπλάσματος και να πάρουν μέρος σε ενζυμικές αντιδράσεις. Ενώνονται με μικρονημάτια και μικροσωληνίσκους του κυτταροπλάσματος σε ένα πλέγμα.
Παραρήρηση: ΠΟΛΛΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΟΥΣΙΩΝ ΣΕ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ ΠΟΥ ΑΠΑΙΤΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Στο παρακάτω απόσπασμα παρατηρούμε ότι πρωτεϊνες υπό μορφή μεταφορικών, ενζύμων, δεσμευτικών κ.λ.π. λειτουργούν με κατανάλωση ενέργειας ΑΤΡ για την διέλευση ουσιών μέσω της μεμβράνης σε μικροοργανισμούς (αναερόβιους προκαρυωτικούς, προκαρυωτικούς οργανισμών, βακτήρια αρνητικά κατά Gram με διπλή μεμβράνη)
Μεταφορά από
ΟΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. 1ο μέρος: Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΗΣ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΜΒΡΑΝΗΣ ΖΩΪΚΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ. Ο ρόλος και η λειτουργία των κυτταρικών πρωτεϊνών.
Β. Η Ενεργητική μεταφορά ουσιών δια μέσου της μεμβράνης από μικρότερες σε μεγαλύτερες συσκεντρώσεις (δεν υπάρχει διάχυση ) ότι οι συγκεντρώσεις από τις δύο πλευρές της μεμβράνης δεν δικαιολογούν κάτι τέτοιο λόγω διάχυσης.)
Εδώ διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις
α. Κατανάλωση ηλεκτροχημικής ενέργειας λόγω της ιοντικής διαβάθμισης εγκάρσια της μεμβράνης που συμβαίνει λόγω μετακίνησης φορτίων π.χ. πρωτονίων
Αυτό βέβαια απαιτεί κατανάλωση ενέργειας η οποία συνήθως προσφέρεται με την υδρόλυση ενός μορίου ΑΤΡ ή την αναγωγική ενέργεια συνενζύμων NAD, NADP, FAD . Χαρακτηριστικό παράδειγμα η μεταφορά Η+ στα μιτοχόνδρια στην αναπνευστική αλυσίδα και στην κυτταρική μεμβράνη των προκαρυωτικών οργανισμών
β. Η ενεργός μεταφορά μέσω συστήματος φωσφοενοπυροσταφυλικού (ένζυμικό σύστημα) με την βοήθεια παρμεασών και ιστιδινών για την μεταφορά φωσφορικών ομάδων. Γίνεται σε αναερόβιους προκαρυωτικούς)
Η ενέργεια παρέχεται από το φωσφοενοπυροσταφυλικό
γ. Η ενεργός μεταφορά μέσω δεσμευτικών πρωτεϊνών σε κύτταρα που διαθέτουν δύο κυτταρικές μεμβράνες ( βακτήρια αρνητικά κατά Gram).
Από τον εξωτερικό χώρο στον ενδιάμεσο διαμεμβρανιακό η διέλευση γίνεται με παθητική διευκολυνόμενη διάχυση (πορίνες). Απο εκεί μεταφέρεται με τις δεσμευτικές πρωτεϊνες σε σύμπλεγμα παρμεασών που εξασφαλίζον ενέργεια, υδρολύοντας το ΑΤΡ
ΚΟΙΝΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝ ΣΤΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ
Οι περιφεριακές πρωτεϊνες
μπορούν να ενώνονται με δεσμούς όχι ομοιοπολικούς με τις ενσωματωμένες (π.χ δεσμούς υδρογόνου).
Στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης ενώνονται με περιοχή του κυτταροπλάσματος με μικρονημάτια και μικροσωληνίσκους.
Η πρωτεϊνική σύσταση των κυτταρικών μεμβρανών μπορεί να διαφέρει από κύτταρο σε κύτταρο αλλά και από περιοχή σε περιοχή του ίδιου κυττάρου.
Σε αντίθεση οι ενσωματωμένες είναι ενωμένες με υδρόφοβους ομοιοπολικούς δεσμούς, ώστε εκχυλίζονται δύσκολα και αν συμβεί κάτι τέτοιο προκαλείται καταστροφή της μεμβράνης απο
.
ΑΠΟ ΤΑ ΑΡΧΙΚΑ ΣΤΑΔΙΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΚΑΙ ΜΕΤΕΠΕΙΤΑ
Θυμώμαστε ότι: Από τις λειτουργίες πρωτεϊνες που είναι σφαιρικές παίζουν ρόλο ενζύμων, μεταφορικές, ειδικοί υποδοχείς κ.α
,
Στα πρώτα κύτταρα δεν υπήρχαν μεταφορικές πρωτεϊνες της μεμβράνης,
η μεταφορά ουσιών προς και από το κύτταρο γίνονταν παθητικά μέσω της μεμβράνης και όχι μέσω μεταφορικών πρωτεϊνών και με μόνο κίνητρο την κλίση των συγκεντρώσεων μέσα και έξω από το κύτταρο αφού το κύτταρο είναι βυθισμένο σε υδατώδες περιβάλλον.
Στα μετέπειτα ευκαρυωτικά κύτταρα, η κυτταρική μεμβράνη είναι υπεύθυνη για τις ουσίες που εισέρχονται και εξερχονται στο κύτταρο. Υπάρχουν μόρια που εισέρχονται και εξέρχονται αυθόρμητα και άλλα που χρειάζονται την βοήθεια πρωτείνών (πρωτεϊνες μεταφορείς, πρωτείνες διαμεμβρανιακά κανάλια κ.α.). και με κατανάλωση ενέργειας
Για την υδρόλυση του ΑΤΡ που θα δώσει την απαιτούμενη ενέργεια βρίσκονται εκεί τα ανάλογα ένζυμα (ΑΤΡάσες): Αντλία Κ+/Να+ -ΑΤΡάση, αντλία Ca++ -ATPase, αντλία Η+ ΑΤΡαση. Oι φωσφατάσες αυτές βρίσκονται στα κύτταρα φυτών, μυκήτων και βακτηρίων
Σε ζωϊκά κύτταρα ΑΤΡάσες τις βρίσκουμαι σε εσωτερικά οργανίδια (κενοτόπια, σύστημα Golgi)
Επιπλέον οι μεμβρανιακές πρωτεϊνες των πρώτων οργανισμών, είναι κεντρικά στοιχεία της βιολογικής μετατροπής ενέργειας
Αυτό δεν συμβαίνει στην μεμβράνη των ευκαριωτικών κυττάρων αλλά γίνεται σε μεμβράνες οργανιδίων στο εσωτερικό τους. Στην φωτοσύνθεση που γίνεται στους χλωροπλάστες των φυτικών κυττάρων και την κυτταρική αναπνοή που γίνεται στα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών κυττάρων, , η μεταφορά ηλεκτρονίων και/ή πρωτονίων που είναι το πρωταρχικό βήμα στη μετατροπή ενέργειας γίνεται σε μεμβράνες οργανιδίων . Τα προκύπτοντα δυναμικά μεμβράνης και οι βαθμίδες ιόντων μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την προώθηση της σύνθεσης της 5'-τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), την πρόσληψη των θρεπτικών συστατικών, την απομάκρυνση των άχρηστων προϊόντων και των εξωκυτταρικών πρωτεϊνών και την περιστροφή των βακτηριακών κινητήρων των μαστιγίων.
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
https://www.tovima.gr/2016/05/18/science/entopistikan-oi-arxaioteroi-polykyttaroi-organismoi/
https://www.aua.gr/~eliop/mathimata/molrec/lectures/Ch08_membr.pdf
ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Peter Karlson
Νευροεπιστήμη και Συμπεριφορά Eric Kandel
https://en.wikipedia.org/wiki/Adrenaline
https://de.wikipedia.org/wiki/Aquaporine
https://www.aua.gr/~eliop/mathimata/molrec/lectures/Ch08_membr.pdf
https://de.wikipedia.org/wiki/Insulin-Rezeptor-Substrat
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7844870/
https://ir.lib.uth.gr/xmlui/bitstream/handle/11615/50448/19336.pdf?sequence=1
ακατέργαστο
Χημικά διακρίνουμε τις: Ολοπρωτεϊνες και ετεροπρωτεϊνες (π.χ. γλυκοπρωτεϊνες)
Οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται σε τέτοιες διαδικασίες σηματοδότησης είναι θεμελιώδους σημασίας για τη ζωή. Η απορρύθμισή τους συχνά προκαλεί ασθένειες και τα φάρμακα στοχεύουν αυτές τις πρωτεΐνες σηματοδότησης. Οι υποδοχείς, οι οποίοι βρίσκονται συχνά στην κυτταρική επιφάνεια, είναι η πιο σημαντική κατηγορία πρωτεϊνών σηματοδότησης. Λαμβάνουν σήματα από άλλα κύτταρα (ορμόνες και πομπούς) και στη συνέχεια ενεργοποιούν διεργασίες σηματοδότησης μέσα στο κύτταρο, οι οποίες τελικά πυροδοτούν κυτταρικές αποκρίσεις.
https://de.wikipedia.org/wiki/Membranprotein
Περίπου το 25 έως 30 τοις εκατό όλων των φυσικών πρωτεϊνών αποθηκεύονται στις κυτταρικές μεμβράνες.[1][2][3] Ο όρος πρωτεολιπίδια είναι ένας απαρχαιωμένος όρος για τις υδρόφοβες ενσωματωμένες μεμβρανικές πρωτεΐνες.[4] Σε αντίθεση με τις λιποπρωτεΐνες, τα πρωτεολιπίδια δεν είναι υδατοδιαλυτά.
Οι πρωτεΐνες και οι υδατάνθρακες με τουλάχιστον ένα μέρος στην επιφάνεια του κυττάρου μπορούν να πυροδοτήσουν μια χυμική ανοσολογική απόκριση ως αντιγόνα και αναφέρονται ως επιφανειακά αντιγόνα σε σχέση με το ανοσοποιητικό σύστημα.
Η δομή των πρωτεϊνών εξαρτάται από την κατάσταση. Μια πρωτεΐνη αγκυρωμένη στη μεμβράνη συχνά διαθέτει θέσεις φωσφορυλίωσης, γλυκοζυλίωσης και μυριστουλίωσης που επηρεάζουν τη μετα-μεταφραστική τριτογενή δομή.
Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες συνήθως αναλαμβάνουν σημαντικές φυσιολογικές εργασίες, π.χ. Β. ως μόρια προσκόλλησης κυττάρων, translocases ή υποδοχείς των μονοπατιών σηματοδότησης. Παραδείγματα είναι οι πορίνες (π.χ. ακουαπορίνες, σημαντικές για το ισοζύγιο νερού και ενέργειας) και μεταφορείς ABC καθώς και υποδοχείς φωτός όπως η ροδοψίνη.
ι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες διαφοροποιούνται λειτουργικά. Οι μεταφορείς και τα κανάλια είναι απαραίτητα για τη διασφάλιση της ιοντικής ισορροπίας ενός κυττάρου, τα ένζυμα καταλύουν σημαντικές μεταβολικές διεργασίες, οι υποδοχείς χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση σημάτων σε ένα στρώμα λιπιδίων, οι συνδέσεις δημιουργούν άμεσες συνδέσεις μεταξύ των κυττάρων κ.λπ.
τάξεις μεταφορέων
Μεταφορέας ABC
κανάλια ιόντων
Μεμβρανικές ΑΤΡάσες
SLC van
Κανάλια νερού (βλ. ακουαπορίνες)
ακατέργαστο
Το αξιοπρόσεκτο είναι ότι ίδιες ουσίες σύνδεσης κυττάρων εντοπίζονται και σε ορισμένους μονοκύτταρους οργανισμούς (όπως το μονοκύτταρο monosiga brevicollis),
Τυπικά, η αλληλεπίδραση με το σηματοδοτικό μόριο (π.χ. μια πρωτεΐνη ή πεπτιδική ορμόνη, ένας νευροδιαβιβαστής, ένα ιόν) εμφανίζεται στο εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης και ο υποδοχέας αναμεταδίδει το σήμα κατά μήκος της μεμβράνης. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι επίσης τα κεντρικά συστατικά της βιολογικής μετατροπής ενέργειας. Τέλος, ένας αριθμός μεμβρανικών πρωτεϊνών λειτουργούν ως ένζυμα, ιδιαίτερα όταν τα υποστρώματα της αντίδρασης είναι υδρόφοβης φύσης.
https
://de.wikipedia.org/wiki/Membranprotein
Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι λειτουργικές βασικές πρωτεΐνες επειδή αποτελούν σημαντικό μέρος της δομικής οριοθέτησης των οργανιδίων . Επιπλέον, παίζουν καθοριστικό ρόλο σε όλες σχεδόν τις κυτταρικές λειτουργίες. [3] [6] Εδώ πρέπει να αναφερθούν μεταξύ άλλων:
- ενζυμική δραστηριότητα
- μετάδοση σήματος
- Μεταφορά (πρωτεΐνες, ιόντα κ.λπ.)
- Αγκύρωση στον κυτταροσκελετό και την εξωκυτταρική μήτρα
- ανίχνευση κυττάρου-κυττάρου
- σύνδεση κυψέλης
- τάξεις μεταφορέων
- Μεταφορέας ABC
- κανάλια ιόντων
- Μεμβρανικές ΑΤΡάσες
- SLC van
- Κανάλια νερού (βλ. ακουαπορίνες )
https://de.wikipedia.org/wiki/ABC-Transporter
Εάν τα υποστρώματα μεταφέρονται με μεταφορείς ABC έναντι κλίσης συγκέντρωσης, πρέπει να δαπανηθεί ενέργεια για τη διαδικασία. Αυτό συμβαίνει μέσω της δέσμευσης και της υδρόλυσης του ATP στη μονάδα ABC. Οι μεταφορείς ABC ανήκουν επομένως στους πρωταρχικά ενεργούς μεταφορείς αφενός και στις δεσμευμένες στη μεμβράνη ΑΤΡάσες αφετέρου.
Η υπεροικογένεια μεταφορέων ABC περιλαμβάνει μια από τις μεγαλύτερες γνωστές οικογένειες πρωτεϊνών, με μέλη σχεδόν σε κάθε οργανισμό, από βακτήρια έως θηλαστικά . Τα φυτά έχουν επίσης μεταφορείς ABC. Στους ανθρώπους, οι μεταφορείς ABC εκφράζονται στα περισσότερα εκκρινόμενα επιθήλια, συμπεριλαμβανομένου του ήπατος και του εντέρου . Οι μεταφορείς ABC έχουν έρθει στο επίκεντρο τα τελευταία χρόνια καθώς αναγνωρίζεται ότι έχουν σημαντική ιατρική, βιομηχανική και οικονομική σημασία. Παίζουν σημαντικό ρόλο στην αντίσταση δυνητικά παθογόνων βακτηρίων στα αντιβιοτικά και στα αντιμυκητιακάκαι στα φυτά σε ανθεκτικότητα στα ζιζανιοκτόνα . Στους ανθρώπους, μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο που κωδικοποιεί έναν μεταφορέα ABC μπορεί να οδηγήσουν σε διάφορες μεταβολικές ασθένειες. Η ισχυρή έκφραση των μεταφορέων ABC σε ιστούς όγκου συχνά προκαλεί την αποτυχία της χημειοθεραπείας .
Όλοι οι μεταφορείς ευκαρυωτικών ABC είναι εξαγωγείς. Μερικά είναι πολύ συγκεκριμένα για το υπόστρωμα, άλλα πολυειδικά. Όλοι οι μεταφορείς ABC είναι ενεργοί μεταφορείς αφού η δέσμευση και η υδρόλυση ATP καθοδηγούν τη διαδικασία μεταφοράς. Μια γνωστή εξαίρεση είναι το CFTR ( Ρυθμιστής διαμεμβρανικής αγωγιμότητας κυστικής ίνωσης ), καθώς η κασέτα ABC ελέγχει