膜輸送タンパク質：機能と種類 - 生物学 - 2025

膜輸送体は、イオンおよび小分子の特定の輸送を行うに特化内在性膜タンパク質は、細胞膜の両側に可溶性です。

これらの分子はそれ自体では脂質二重層の疎水性心臓を通過できないため、これらのタンパク質により、細胞は次のことが可能になります。

膜輸送タンパク質。Emma Dittmar著-自分の仕事、CC BY-SA 4.0、https：//commons.wikimedia.org/w/index.php？Curid = 64036780

トランスポータータンパク質は、チャネルとトランスポーターという2つの大きなグループに分類されています。トランスポーターは、輸送される分子に特異的に結合し、それらを動員することができるように立体構造変化を受けます。次に、チャネルは分子を結合せず、単にそれらが自由に移動するトンネルを形成し、単に分子半径によって除外されます。

この分類に加えて、輸送される分子の量、それらが輸送される方向、エネルギーへの依存の有無、およびそれらが使用するエネルギー源を考慮に入れる他のものがあります。

細胞膜を通過する輸送

膜の合成は、細胞を生み出した最後の進化的出来事でした。

絶対にすべての細胞膜は、細胞内外へのイオンと分子の自由な通過を妨げる障壁を構成します。しかし、彼らは彼らの操作と廃棄物の出口に不可欠なものの進入を許可する必要があります。

したがって、両方向の分子の輸送は選択的に行われます。言い換えると、セルは、誰がいつ出入りするかを決定します。

これを達成するために、膜トランスポーターと呼ばれるチャネルまたはゲートウェイとして機能する特殊な膜貫通タンパク質の存在を使用します。

細胞内の遺伝子の約20％は、これらの膜輸送タンパク質をコードしています。これは、輸送が細胞機能に関連するという考えを私たちに与えます。

この意味で、これらのタンパク質の研究は、化学療法標的の同定、および標的細胞への薬物の可能な輸送手段の両方において非常に重要です。

膜輸送体の機能

細胞輸送体は、有機および無機性質の溶質を細胞膜を介して転送する責任があります。

この転送は、セルが次のことを行うために転送を必要とするときにのみ、具体的に実行されます。

-細胞が要求するエネルギーの生成や興奮性膜の刺激への応答などの重要な機能の実行に不可欠な細胞の電気化学的勾配を維持します。

-構成要素である巨大分子（核酸、タンパク質、炭水化物、脂質）の骨格を構成するモノマーを細胞に提供するために必要な培地から、主要および微量栄養素を取り出します。

-刺激に反応し、したがって細胞シグナル伝達プロセスに参加します。

膜輸送タンパク質の種類

膜トランスポーターは、それらが実行するトランスポートのタイプに従って、チャネルとトランスポーターの2つの広いカテゴリーに分類されています。

膜輸送タンパク質の種類。Wikimedia CommonsのLadyofHats（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）]による。

チャネルタンパク質

チャネルタンパク質は、水分子やさまざまな特定のタイプのイオンの受動輸送を仲介します。このタイプの輸送は、実行されるエネルギーを必要とせず、輸送される分子の濃度勾配に有利に自発的に発生します。

チャネルの名前は、これらのタンパク質が取得する構造がトンネルに似ているという事実によるものです。トンネルを通過すると、分子半径に基づいて選択された多数の分子が同時に通過します。これらのトランスポーターがモレキュラーシーブと見なされるのはこのためです。

これらのトランスポーターに関連する機能の中には、細胞膜を横切る電気化学的勾配の作成、維持、破壊があります。

ただし、他の多くのチャネルは、特定の刺激の到着または除去に応じて、開いた状態と閉じた状態を交互に繰り返します。

このような刺激は、電圧依存性チャネルでは本質的に電気的、リガンド依存性チャネルでは化学的、またはストレスやひずみなどの機械的変化に応答するチャネル内で物理的である可能性があります。

コンベヤー

トランスポータータンパク質は、キャリアまたはパーミアーゼとも呼ばれます。それらは電気化学的勾配を使用して、膜の片側または反対側への輸送を実行します。

このタイプのトランスポータータンパク質は、2つのタイプの輸送を仲介することができます。単一方向への分子の促進された受動輸送および濃度勾配または2つの異なる分子の共輸送

同様に、同じ方向の共輸送はシンポーターによって実行され、反対方向にはアンチキャリアによって実行されます。

一方、多数の分子が同時に通過できるチャネルとは異なり、トランスポーターは特定の数の分子の通過を制限された特定の通過のみに許可します。これを確実にするために、彼らは特定の結合部位を持っています。

この場合、トランスポーターへの分子の結合が発生すると、後者はコンフォメーション変化を起こし、結合部位を膜の反対側に露出させ、輸送を促進します。

担体タンパク質の構造変化へのこの依存は、分子が輸送される速度を遅くします。

コンベアの種類

トランスポートを実行するためのエネルギーの依存性に基づいて、トランスポータータンパク質は、パッシブファシリテータートランスポーターとアクティブトランスポーターに分類できます。

-パッシブファシリテーティングコンベア

パッシブ促進トランスポーターはエネルギー供給を必要とせず、高濃度のゾーンから低濃度のゾーンへの分子の輸送を実行します。

-アクティブな促進トランスポーター

対照的に、アクティブトランスポーターでは、濃度勾配に逆らって物質を移動させるためにエネルギーを投入する必要があります。このメカニズムは、アクティブなトランスポートプロセスに応答します。

一次コンベヤ（ポンプ）

ポンプは、主要な能動輸送メカニズムを使用して、細胞内および細胞外媒体へのイオンおよび分子の輸送を実行します。

つまり、ATP加水分解のエネルギーを使用して、「イオンと分子の上昇運動」をエネルギー的に好ましいプロセスにします。

このタイプのトランスポーターに関連する機能の1つは、動物細胞のリソソーム、植物細胞の液胞、および胃の内腔に特徴的な内部酸性媒体の生成です。

セカンダリアクティブトランスポーター

これらのトランスポーターは、イオンの共輸送中に放出されるエネルギーを利用して、その電気化学的勾配を優先し、その濃度勾配に対して別の分子を輸送できるようにします。言い換えれば、それらは分子の二次的な能動輸送を実行します。

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