Транспортные белки – это группа белков, которые выполняют функцию переноса различных лигандов через клеточную мембрану и внутрь клетки (в одноклеточных организмах) и между различными клетками многоклеточного организма.
Транспортные белки
Белки выполняют в клетках весьма разнообразные функции: каталитическую, строительную, ферментативную, энергетическую.
Любая белковая молекула по сути является гетерополимером и имеет различную длину. Мономерами белков являются аминокислоты. В состав белков входят такие вещества, как водород, углерод, азот и кислород. Почти все белки также содержат серу, поскольку она является основной составляющей таких аминокислот как цистеин и метионин.
Транспортыне белки внедряются в мембрану или секретируются из клетки в виде растворов из ядра и органелл эукариотического организма.
К основным группам транспортных белков относят:
- хелатирующие белки;
- ионные каналы;
- транспортирующие белки.
Каждая группа представленных белков выполняет транспортную функцию по-особенному, а именно это зависит от направления и скорости транспорта. Считается, что белковая молекула может укладываться различными способами и принимать множество различных форм и конформаций. Все это зависит от условий рН, уровня температуры, и наличия конкретных ионов. Также эта структура определяется тем, как сворачивается полипептидная цепь внутри раствора, что зависит от последовательности аминокислот.
Транспортная функция белков – это участие белков в переносе веществ в клетки и за их пределы, а также внутри клеточного пространства. В рамках человеческого организма функция белков реализуется в транспорте крови и других жидкостей организма, которые имеют в своем составе белковые молекулы.
При помощи белков могут осуществляться совершенно различные виды транспорта. Перенос веществ через клеточную мембрану проходит в несколько этапов и зависит от степени прохождения веществ через билипидный мембранный слой. Для полноценной жизнедеятельности в клетку должны поступать:
- углеводы;
- аминокислоты;
- ионы щелочных металлов.
Так как слои липидов практически не проницаемы для различных веществ, внутри мембраны находятся специализированные транспортные белки, которые осуществляют перенос полярных заряженных соединений. Такой транспорт веществ может быть активным и пассивным.
Активный транспорт реализуется за счет специализированных каналов внутри мембраны против градиента концентрации и протекает с затратой энергии. В активном транспорте участвуют белки – переносчики. Для такого переноса необходима энергия, которая получается транспортными белками при расщеплении АТФ.
Пассивный транспорт веществ реализуется из области высокой концентрации в область низкой, но без затрат энергии. Другими словами, этот путь имеет вид диффузии. Диффузия может быть облегченной и простой.
Облегченная диффузия обеспечивается белками – переносчиками. Такой вариант транспорта осуществляется различными конформациями белка. В данном процессе может участвовать один белок или несколько белков. Если участвует только транслоказа, то этот белок связывает вещество и сближается с другой стороной мембраны и отдает связанное вещество, постепенно возвращаясь в исходное состояние. При участии нескольких белков один из них связывается с исходным веществом, потом передает его другому белку до тех пор, пока вещество по цепи не доходит до другой стороны мембраны.
Также пассивный транспорт осуществляется по белкам – каналам. Они образуют водные поры, которые открыты в какой – либо период времени. По этим каналам белки могут транспортироваться из одной клетки в другую.
Еще один путь попадания веществ клетку называется эндоцитозом. В этом процессе могут участвовать только специализированные транспортные белки.
Путем простой диффузии в клетку проникают различные гидрофобные вещества (кислород, азот, бензол), а также различные полярные молекулы (углекислый газ, вода). Путем простой диффузии в клетку не могут проникнуть такие вещества, как аминокислоты и моносахариды.
Вода диффундирует в клетку путем осмоса. Осмос представляет собой одностороннюю диффузию воды сквозь полупроницаемую мембрану в раствор с более высокой концентрации. При этом раствор с высокой концентрацией содержит минимальную концентрацию молекул растворителя. В него путем диффузии просачивается растворитель из области вещества с меньшей концентрацией.
Функции транспортных белков
Внутри клетки происходит перенос веществ между ядром и другими органоидами через клеточную цитоплазму. Это происходит благодаря ядерным порам, пронизывающих два слоя белковой оболочки. Эти оболочки также состоят из белков. Вещества переносятся из цитоплазмы в ядро клетки вместе с белками — транспортинами. Эти белки узнают вещества, предназначенные для транспорта в ядро, и связываются с ними. Впоследствии этот белок соединяется с белками ядерной поры и распадается, а транспортные белки возвращаются обратно в цитоплазму.
Перенос белков из цитоплазмы к другим органоидам проходит при участии белков переносчиков. Что касается переноса веществ внутри организма, то он также осуществляет при участии белков.
Например, гемоглобин переносит кислород. Также в плазме крови всегда находятся транспортные белки.
Транспортные белки плазмы крови – это сывороточные альбумины.
Жирные кислоты транспортируются с помощью альбуминов сывороток крови. Гормоны щитовидной железы переносятся транстиретином. Кроме того, альбумины могут переносить билирубин, многочисленные лекарства, ионы и многие другие вещества.
Также существуют другие примеры транспортных белков. Например, альбумин является белком плазмы крови, переносящим лекарства и неорганические ионы. Миоглобин является белком скелетных мышц и способствует переносу кислорода. Глобулин переносит различные гормоны и витамины.
