الناقل الأيوني في الخلية:
تنقل البروتينات الحاملة أيونًا أو جزي من جانب واحد من الغشاء إلى الجانب الآخر، وهي خاصة بكل أيون أو نوع جزيئي، في حين أن حركة الأيون أو الجزيء نفسه سلبية فإن القوة الدافعة للبروتين الحامل يتم توفيرها بواسطة البروتون أو تدرج الأس الهيدروجيني أو التدرج الكهربائي، والذي يتم إعداده بواسطة مضخات البروتون.
قد تعمل البروتينات الحاملة كـ (symporters)، حيث تنقل نوعين مختلفين عبر الغشاء في نفس الاتجاه أو كـ (antiporters)، والتي تنقل أحد الأنواع في اتجاه واحد والآخر في الاتجاه المعاكس.
البروتينات الحاملة:
البروتينات الحاملة (CPs) هي مكونات لا يتجزأ من تركيبات الأحماض الدهنية وتركيبات البولي كيتيد وتركيبات الببتيد غير الصبغي، وتلعب أدوارًا حاسمة في التخليق الحيوي للأحماض الدهنية والبوليكيتيدات والببتيدات غير الريبوسومية.
يتضمن الدور الناشئ الذي تلعبه (CPs) في التخليق الحيوي للمنتج الطبيعي تصميم الإنزيمات التي تعمل على ركائز مرتبطة بـ (CP)، حيث توفر هذه الإنزيمات فرصة جديدة لهندسة تنوع المنتجات الطبيعية من خلال استغلال (CPs) لزيادة اختلاط الركيزة لخطوات التكييف.
بروتوكولات التوصيف الكيميائي الحيوي في المختبر لـ (SgcC3 و SgcC) التي تحفز الكلورة والهيدروكسيل لـ SgcC2) tethered (S) -β-tyrosine)) ونظائرها في التخليق الحيوي للكروموفور (enediyne) للبروتين الصبغي.
هذه البروتوكولات قابلة للتطبيق على التوصيف الآلي والاستغلال الهندسي لأنزيمات الخياطة الأخرى التي تعمل على ركائز مرتبطة بـ (CP) في التخليق الحيوي للمنتج الطبيعي والتنويع الهيكلي، والهدف النهائي هو استخدام النتائج المختبرية لتوجيه هندسة الجسم الحي للمنتجات الطبيعية المصممة.
ترتبط البروتينات الحاملة بالمذاب على جانب واحد من الغشاء وتوصيله إلى الجانب الآخر من خلال تغيير في التشكل، حيث قد تكون المواد المذابة المنقولة عبارة عن جزيئات عضوية صغيرة أو أيونات غير عضوية قد يكون نقلها سلبيًا أو أسفل تدرجها الكهروكيميائي، أو مقترنًا بنشاط بالتدرج الكهروكيميائي لمذاب آخر.
غالبًا ما تكون البروتينات الحاملة انتقائية للغاية كما أن مكمل البروتينات الحاملة في غشاء معين متخصص بشكل فريد لمتطلبات الحيز الذي يحيط به الغشاء، ويوجد في غشاء البلازما ناقلات لاستيراد الأيونات غير العضوية والمواد المغذية مثل السكريات والأحماض الأمينية.
نظرًا لأن هذه يجب أن تتراكم بشكل متكرر مقابل تدرجها الكهروكيميائي فإن نقلها يقترن عمومًا بالتدرج الكهروكيميائي (H +) بواسطة آلية (symport)، في البلاستيدات تعمل البروتينات الحاملة على إزالة المواد السامة للخلايا مثل (Na + و Ca2 + ) من السيتوبلازم، مرة أخرى يقترن نقل هذه الأيونات بالتدرج الكهروكيميائي (H +) ولكن بواسطة آلية مضادة للمنفذ.
توجد مجموعة متنوعة من البروتينات الحاملة على الأغشية الداخلية للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء، وهذه مطلوبة للكيمياء الحيوية المحددة لهذه العضيات.
البروتينات الحاملة للغشاء هي جزيئات البولي ببتيد عبر الغشاء المهمة والتي تسهل حركة الجزيئات والأيونات المشحونة والقطبية عبر بنية أغشية الخلايا الدهنية ثنائية الطبقة، وتوجد البروتينات الحاملة عادةً في الأنسجة التي تعمل بشكل مكثف في امتصاص وإفراز الجزيئات.
لذلك يمكن العثور عليها على نطاق واسع في الجهاز الهضمي والكلى، إن البروتينات الحاملة هي أيضًا جزيئات بروتينية هيكلية ووظيفية مهمة تلعب دورًا مهمًا في تسهيل الانتشار وعمليات النقل النشطة.
تخضع البروتينات الحاملة للأغشية لتغييرات في التشكل عند ارتباط الجزيئات والأيونات القطبية في مواقع الارتباط الخاصة بها على البروتين الحامل، مما يؤدي إلى تسهيل حركة الجزيئات والأيونات عبر غشاء الخلية.
تتفاعل الأدوية مع البروتينات الحاملة من خلال احتلال مواقع الارتباط للجزيئات والأيونات القطبية أو عن طريق إلصاق نفسها بالمواقع الخيفية لتعديل حركة الجزيئات والأيونات القطبية عبر غشاء الخلية، مما ينتج عنه تأثير يُعرف ريسيربين وهو قلويد إندولي مشتق من جذور راوفولفيا سربنتين، يمنع البروتين الناقل أحادي الأمين الحويصلي ويمنع تخزين الناقلات العصبية الكاتيكولامين.
يمكن أن تعمل بعض البروتينات الحاملة أيضًا في الحركة المزدوجة للجزيئات والأيونات عبر غشاء الخلية خاصة لحركة الجزيئات العضوية، حيث تصنف هذه البروتينات الحاملة على أنها حاملات (symport و antiport)، يعتبر الاقتران والربط بين هذه الجزيئات والأيونات جزءًا لا يتجزأ من وظيفة البروتينات الحاملة.
تسمح البروتينات الحاملة الخاصة بالركيزة بالنقل السريع للمركبات القطبية عبر الأغشية، تسهل بعض البروتينات الحاملة الانتشار وتنقل المركبات إلى أسفل تدرج التركيز، بينما يتم دمج البعض الآخر في نظام نقل نشط يتطلب طاقة لنقل المواد مقابل تدرج التركيز.
يمكن أن تتفاعل (Xenobiotics) التي تحمل أوجه تشابه هيكلية أو شحنة مع العناصر الغذائية والركائز الداخلية مع أنظمة الناقل المحددة وتتنافس مع الركيزة الذاتية للامتصاص على سبيل المثال، يشارك نظام النقل النشط لليوراسيل وقواعد بيريميدين الأخرى في امتصاص عوامل العلاج الكيميائي، ونظرًا لأن هذه الأنظمة لا تعمل عادةً عند التشبع، فإن هذا الامتصاص الإضافي عادةً ما يكون له تأثير ضئيل على نقل الركيزة الحقيقية.
