Функции, видове, структура и работа на помпата с калций

на калциева помпа Това е структура на протеинова природа, която е отговорна за транспортирането на калций през клетъчните мембрани. Тази структура зависи от АТФ и се счита за АТФазен тип протеин, наричан също Ca²⁺-ATPase.

Са²⁺-АТФаза се открива във всички клетки на еукариотните организми и е от съществено значение за калциевата хомеостаза в клетката. Този протеин осъществява първичен активен транспорт, тъй като движението на калциевите молекули противоречи на неговия градиент на концентрация.

индекс

• 1 Функции на калциевата помпа
• 2 вида
• 3 Структура
  • 3.1 Помпа PMCA
  • 3.2 Помпа SERCA
• 4 Работен механизъм
  • 4.1 Помпи на SERCA
  • 4.2 Помпи на PMCA
• 5 Препратки

Функции на калциевата помпа

Са²⁺ Той изпълнява важни роли в клетката, така че регулирането му в тях е от основно значение за правилното му функциониране. Често той действа като втори посланик.

В извънклетъчните пространства концентрацията на Са²⁺ тя е приблизително 10 000 пъти по-голяма, отколкото вътре в клетките. Увеличаването на концентрацията на този йон в клетъчната цитоплазма предизвиква няколко отговора, като мускулни контракции, освобождаване на невротрансмитери и разграждане на гликоген..

Има няколко начина за прехвърляне на тези йони от клетките: пасивен транспорт (неспецифичен изход), йонни канали (движение в полза на неговия електрохимичен градиент), вторичен активен транспорт на антипортния тип (Na / Ca) и първичен активен транспорт с помпата. зависими от АТФ.

За разлика от другите механизми на изместване на Са²⁺, помпата работи във векторна форма. Това означава, че йонът се движи само в една посока, така че да работи само като ги изгони.

Клетката е изключително чувствителна към промени в концентрацията на Са²⁺. Когато се представя такава значима разлика с екстрацелуларната си концентрация, е важно да се възстановят нормалните й цитозолни нива..

тип

Описани са три вида Са²⁺-АТРази в клетките на животните, в зависимост от местоположението им в клетките; помпите, разположени в плазмената мембрана (PMCA), тези, разположени в ендоплазмения ретикулум и ядрената мембрана (SERCA), и тези, открити в мембраната на апарата на Golgi (SPCA).

SPCA помпите също така транспортират Mn йони²⁺ които са кофактори на различни ензими от матрицата на апарата на Голджи.

Клетките на дрождите, другите еукариотни организми и растителните клетки представляват други видове Са²⁺-ATPasas много специално.

структура

Помпа PMCA

В плазмената мембрана открихме активния антипартиен транспорт на Na / Ca, който е отговорен за изместването на значително количество Са²⁺ в клетки в покой и активност. В повечето клетки в покой, отговорният за транспортирането на калций навън е помпата PMCA.

Тези протеини са съставени от около 1200 аминокиселини и имат 10 трансмембранни сегмента. В цитозола има 4 основни единици. Първата единица съдържа аминотерминалната група. Вторият има основни характеристики, които му позволяват да се свързва с киселинно активиращи фосфолипиди.

В третата единица е аспарагинова киселина с каталитична функция и "надолу по веригата" на тази свързваща лента флуоресцеин изотоцианат, в АТР свързващия домен.

В четвъртата единица е областта на свързване към калмодулин, местата на разпознаване на някои кинази (А и С) и свързващите ленти на Са.²⁺ алостеричен.

SERCA Помпа

SERCA помпите се намират в големи количества в саркоплазматичния ретикулум на мускулните клетки и тяхната активност е свързана със свиване и релаксация в цикъла на мускулното движение. Неговата функция е да транспортира Са²⁺ от цитозола на клетката до матрицата на ретикулума.

Тези протеини се състоят от единична полипептидна верига с 10 трансмембранни домена. Неговата структура е същата като тази на PMCA протеините, но се различава по това, че те имат само три единици в цитоплазмата, като активният сайт е намерен в третата единица..

Функционирането на този протеин изисква баланс на натоварване по време на транспортирането на йони. Два Ca²⁺ (чрез хидролизиран АТР) се изместват от цитозола към матрицата на ретикулума, срещу много висок градиент на концентрация.

Този транспорт се осъществява по антипортен начин, защото в същото време два H⁺ те са насочени към цитозола от матрицата.

Работен механизъм

Помпи SERCA

Транспортният механизъм е разделен на две състояния E1 и E2. В Е1 местата на свързване, които имат висок афинитет към Са²⁺ те са насочени към цитозола. В Е2, местата на свързване са насочени към лумена на ретикулума, което показва нисък афинитет за Са²⁺. Двата Са йона²⁺ след прехвърлянето.

По време на обединението и прехвърлянето на Са²⁺, настъпват конформационни промени, включително отваряне на М домена на протеина, който е към цитозола. След това йоните се свързват по-лесно с двата свързващи сайта на споменатия домен.

Съединението на двата Са йона²⁺ насърчава серия от структурни промени в протеина. Сред тях е въртенето на определени домени (домейн А), които реорганизират единиците на помпата, позволявайки отварянето към матрицата на мрежата да освобождава йони, които са отделени благодарение на намаляването на афинитета в свързващите места.

Н протони⁺ и водните молекули стабилизират мястото на свързване на Са²⁺, причиняване на домейн А да се върти обратно в първоначалното си състояние, затваряйки достъп до ендоплазмения ретикулум.

PMCA помпи

Този тип помпи се намират във всички еукариотни клетки и са отговорни за изхвърлянето на Са²⁺ към извънклетъчното пространство, за да се поддържа стабилна концентрация в клетките.

В този протеин се транспортира Са йон²⁺ чрез хидролизиран АТР. Транспортът се регулира от нивата на калмодулиновия протеин в цитоплазмата.

Чрез увеличаване на концентрацията на Са²⁺ цитозоли, повишават нивата на калмодулин, които свързват калциевите йони. Комплексът Ca²⁺-След това калмодулин се сглобява към мястото за прикачване на помпата на PMCA. Настъпва конформационна промяна в помпата, която позволява на отвора да бъде изложен на извънклетъчното пространство.

Освобождават се калциеви йони, възстановявайки нормалните нива вътре в клетката. Следователно, комплексът Са²⁺-Калмодулин се разглобява, връщайки конформацията на помпата в първоначалното му състояние.

препратки

1. Brini, М., & Carafoli, Е. (2009). Калциеви помпи за здраве и болести. Физиологични прегледи, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, М. (2000). Калциеви помпи: структурна основа и механизъм на калциевия трансмембранен транспорт. Текущо мнение в химическата биология, 4(2), 152-161.
3. Девлин, Т. М. (1992). Учебник по биохимия: с клинични корелации.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). Биофизика и клетъчна физиология. Университет в Севиля.
5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., & Matsudaira, P. (2008). Молекулярна клетъчна биология. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C.D. (2005). Човешката физиология: основата на медицината. Elsevier Испания.
7. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). биохимия. Ed. Panamericana Medical.