Οι λειτουργίες της αντλίας ασβεστίου, οι τύποι, η δομή και η λειτουργία

Το αντλία ασβεστίου Είναι μια δομή πρωτεϊνικής φύσης που είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά ασβεστίου μέσω κυτταρικών μεμβρανών. Αυτή η δομή εξαρτάται από την ΑΤΡ και θεωρείται πρωτεΐνη τύπου ΑΤΡάσης, ονομάζεται επίσης Ca²⁺-ATPase.

Το Ca²⁺-Η ATPase βρίσκεται σε όλα τα κύτταρα των ευκαρυωτικών οργανισμών και είναι απαραίτητη για την ομοιόσταση του ασβεστίου στο κύτταρο. Αυτή η πρωτεΐνη εκτελεί μια πρωταρχική ενεργή μεταφορά, καθώς η κίνηση των μορίων ασβεστίου είναι αντίθετη με τη βαθμίδα της συγκέντρωσης.

Ευρετήριο

• 1 Λειτουργίες της αντλίας ασβεστίου
• 2 Τύποι
• 3 Δομή
  • 3.1 Αντλία PMCA
  • 3.2 Αντλία SERCA
• 4 Μηχανισμός λειτουργίας
  • 4.1 Αντλίες SERCA
  • 4.2 Αντλίες PMCA
• 5 Αναφορές

Λειτουργίες της αντλίας ασβεστίου

Το Ca²⁺ Εξυπηρετεί σημαντικούς ρόλους στο κελί, οπότε η ρύθμισή του μέσα σε αυτά είναι θεμελιώδης για την καλή λειτουργία του. Συχνά, ενεργεί ως δεύτερος αγγελιοφόρος.

Σε εξωκυτταρικούς χώρους η συγκέντρωση Ca²⁺ είναι περίπου 10.000 φορές μεγαλύτερο από το εσωτερικό των κυττάρων. Η αύξηση της συγκέντρωσης αυτού του ιόντος στο κυτταρόπλασμα κυττάρων προκαλεί διάφορες αποκρίσεις, όπως μυϊκές συσπάσεις, απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών και υποβάθμιση γλυκογόνου.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να μεταφέρετε αυτά τα ιόντα από τα κύτταρα: παθητική μεταφορά (μη ειδική εξόδου), διαύλους ιόντων (κυκλοφορία των ηλεκτροχημική κλίση του), δευτερογενή ενεργό μεταφορά του αντιμεταφοράς τύπου (Na / Ca), και η κύρια αντλία ενεργή μεταφορά ΑΤΡ-εξαρτώμενη.

Σε αντίθεση με τους άλλους μηχανισμούς μετατόπισης του Ca²⁺, η αντλία λειτουργεί σε μορφή φορέα. Δηλαδή, το ιόν κινείται μόνο σε μία κατεύθυνση, έτσι ώστε να λειτουργεί μόνο με την απομάκρυνσή τους.

Το κύτταρο είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στις μεταβολές της συγκέντρωσης του Ca²⁺. Όταν παρουσιάζεται μια τόσο σημαντική διαφορά με την εξωκυτταρική συγκέντρωσή της, είναι συνεπώς σημαντικό να αποκατασταθούν αποτελεσματικά τα κανονικά επίπεδα κυτοσολίων της.

Τύποι

Έχουν περιγραφεί τρεις τύποι Ca²⁺-ΑΤΡάση στα κύτταρα των ζώων, σύμφωνα με τις θέσεις τους στα κύτταρα? αντλίες που βρίσκονται στην πλασματική μεμβράνη (PMCA), αυτές που βρίσκονται στο ενδοπλασματικό δίκτυο και πυρηνικής μεμβράνης (SERCA), και βρέθηκε στη μεμβράνη της συσκευής Golgi (SPCA).

Οι αντλίες SPCA μεταφέρουν επίσης ιόντα Μη²⁺ που είναι συμπαράγοντες διαφόρων ενζύμων της μήτρας της συσκευής Golgi.

Κύτταρα ζυμομύκητα, άλλοι ευκαρυωτικοί οργανισμοί και φυτικά κύτταρα παρουσιάζουν άλλους τύπους Ca²⁺-Η ATPasas είναι πολύ ιδιαίτερη.

Δομή

Αντλία PMCA

Στη μεμβράνη πλάσματος βρήκαμε την ενεργή αντιπαθική μεταφορά Na / Ca, υπεύθυνη για την μετατόπιση μιας σημαντικής ποσότητας Ca²⁺ σε κύτταρα σε ηρεμία και δραστηριότητα. Στα περισσότερα κύτταρα που βρίσκονται σε ηρεμία, υπεύθυνος για τη μεταφορά ασβεστίου προς τα έξω είναι η αντλία PMCA.

Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούνται από περίπου 1.200 αμινοξέα και έχουν 10 διαμεμβρανικά τμήματα. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν 4 κύριες μονάδες. Η πρώτη μονάδα περιέχει την αμινοτερματική ομάδα. Το δεύτερο έχει βασικά χαρακτηριστικά, τα οποία του επιτρέπουν να συνδέεται με φωσφολιπίδια που ενεργοποιούν οξύ.

Η τρίτη μονάδα είναι ένα ασπαρτικού οξέος με καταλυτική λειτουργία, και «προς τα κάτω» της φλουορεσκεΐνης αυτής δέσμευσης μπάντα isotocianato στον τομέα συνδέσεως ΑΤΡ.

Στην τέταρτη μονάδα είναι η περιοχή σύνδεσης με καλμοδουλίνη, οι θέσεις αναγνώρισης ορισμένων κινασών (Α και C) και οι ζώνες δέσμευσης του Ca²⁺ αλλοστερική.

Αντλία SERCA

αντλίες SERCA βρίσκονται σε μεγάλη ποσότητα στο σαρκοπλασματικό δίκτυο των μυϊκών κυττάρων και η δραστικότητα της είναι σχετικές με τον κύκλο συστολής και χαλάρωσης κίνησης των μυών. Η λειτουργία του είναι να μεταφέρει Ca²⁺ από το κυτοσόλιο του κυττάρου στη μήτρα του δικτυώματος.

Αυτές οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μία απλή πολυπεπτιδική αλυσίδα με 10 διαμεμβρανικά πεδία. Η δομή της είναι βασικά η ίδια με αυτή των PMCA πρωτεϊνών, αλλά διαφέρει από το ότι αυτές έχουν μόνο τρεις μονάδες μέσα στο κυτταρόπλασμα, με την ενεργό θέση να βρίσκεται στην τρίτη μονάδα..

Η λειτουργία αυτής της πρωτεΐνης απαιτεί ισορροπία φορτίου κατά τη μεταφορά των ιόντων. Δύο Ca²⁺ (με υδρολυμένο ΑΤΡ) μετατοπίζονται από το κυτοσόλιο στη μήτρα του δικτυωτού δικτύου, έναντι κλίματος πολύ υψηλής συγκέντρωσης.

Η μεταφορά αυτή συμβαίνει κατά αντιπαρατικό τρόπο, διότι ταυτόχρονα δύο Η⁺ κατευθύνονται προς το κυτοσόλιο από τη μήτρα.

Μηχανισμός λειτουργίας

Αντλίες SERCA

Ο μηχανισμός μεταφοράς χωρίζεται σε δύο καταστάσεις Ε1 και Ε2. Στις θέσεις δέσμευσης Ε1 που έχουν υψηλή συγγένεια για το Ca²⁺ κατευθύνονται προς το κυτταρόπλασμα. Στο Ε2, οι θέσεις πρόσδεσης κατευθύνονται προς τον αυλό του δικτυωτού δικτύου που παρουσιάζει χαμηλή συγγένεια για το Ca²⁺. Τα δύο Ca ιόντα²⁺ μετά τη μεταφορά.

Κατά την ένωση και μεταφορά του Ca²⁺, συμβαίνουν αλλαγές διαμόρφωσης, συμπεριλαμβανομένου του ανοίγματος της περιοχής Μ της πρωτεΐνης, η οποία είναι προς το κυτταρόπλασμα. Τα ιόντα συνδέονται στη συνέχεια ευκολότερα στις δύο θέσεις πρόσδεσης του εν λόγω τομέα.

Η ένωση των δύο ιόντων Ca²⁺ Προωθεί μια σειρά από διαρθρωτικές αλλαγές στην πρωτεΐνη. Περιλαμβανομένης της περιστροφής ορισμένων τομέων (τομέα) που αναδιατάσσει τις μονάδες αντλίας, επιτρέποντας το άνοιγμα στο σταυρόνημα μήτρας να απελευθερώνουν ιόντα, χάρη στη μειωμένη αποσυνδέεται συγγένειας θέσεις δέσμευσης.

Τα πρωτόνια Η⁺ και τα μόρια νερού σταθεροποιούν τη θέση πρόσδεσης του Ca²⁺, προκαλώντας την επαναφορά της περιοχής Α στην αρχική της κατάσταση, κλείνοντας την πρόσβαση στο ενδοπλασματικό δίκτυο.

Αντλίες PMCA

Αυτός ο τύπος αντλιών βρίσκεται σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα και είναι υπεύθυνος για την αποβολή του Ca²⁺ προς τον εξωκυτταρικό χώρο προκειμένου να διατηρηθεί σταθερή συγκέντρωση εντός των κυττάρων.

Σε αυτή την πρωτεΐνη μεταφέρεται ιόν Ca²⁺ με υδρολυμένο ΑΤΡ. Η μεταφορά ρυθμίζεται από τα επίπεδα της πρωτεΐνης καλμοδουλίνης στο κυτταρόπλασμα.

Με την αύξηση της συγκέντρωσης του Ca²⁺ κυτοσολικό, αυξάνουν τα επίπεδα της καλμοδουλίνης, τα οποία δεσμεύουν τα ιόντα ασβεστίου. Το συγκρότημα Ca²⁺-Στη συνέχεια, η καλμοδουλίνη συναρμολογείται στη θέση προσάρτησης της αντλίας PMCA. Σε μια αντλία συμβαίνει μια αλλαγή διαμόρφωσης που επιτρέπει στο άνοιγμα να εκτεθεί στον εξωκυτταρικό χώρο.

Τα ιόντα ασβεστίου απελευθερώνονται, αποκαθιστώντας τα φυσιολογικά επίπεδα μέσα στο κύτταρο. Συνεπώς, το σύμπλεγμα Ca²⁺-Η καλμοδουλίνη αποσυναρμολογείται, επιστρέφοντας τη διαμόρφωση της αντλίας στην αρχική της κατάσταση.

Αναφορές

1. Brini, Μ., & Carafoli, Ε. (2009). Αντλίες ασβεστίου στην υγεία και τις ασθένειες. Φυσιολογικές ανασκοπήσεις, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, Ε., & Brini, Μ. (2000). Αντλίες ασβεστίου: Δομική βάση και μηχανισμός μεταφοράς διαμεμβράνης ασβεστίου. Η τρέχουσα γνώμη στη χημική βιολογία, 4(2), 152-161.
3. Devlin, Τ. Μ. (1992). Εγχειρίδιο βιοχημείας: με κλινικές συσχετίσεις.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Βιοφυσική και κυτταρική φυσιολογία. Πανεπιστήμιο της Σεβίλλης.
5. Lodish, H., Darnell, J. Ε, Berk, Α, Kaiser, C.A., Krieger, Μ, Scott, Μ.Ρ., & Matsudaira, Ρ (2008). Βιολογία των μοριακών κυττάρων. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C.D. (2005). Ανθρώπινη φυσιολογία: η βάση της ιατρικής. Elsevier Ισπανία.
7. Voet, D., & Voet, J.G (2006). Βιοχημεία. Ed. Panamericana Medical.