Rolle von Membranproteinen in der Physiologie

Membranproteine sind Proteine, die Teil von Zellmembranen sind oder mit ihnen interagieren, und sie sind für die Durchführung der meisten Funktionen dieser Membranen verantwortlich. Membranproteine machen etwa ein Drittel der menschlichen Proteine aus und sind für die Regulierung von Prozessen verantwortlich, die biologischen Zellen helfen zu überleben.

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Membranproteine haben eine Reihe unterschiedlicher Strukturen und befinden sich auch in verschiedenen Bereichen der Membran. Sie erfüllen eine Vielzahl von Funktionen, und die Anzahl der Proteine und die Arten von Proteinen, die auf einer bestimmten Membran vorhanden sind, können variieren.

Membranproteinstruktur

Zellmembranen bestehen aus zwei Phospholipid-Doppelschichten, die Blättchen genannt werden. Diese Blättchen sind auf allen Zellen vorhanden und bilden eine Barriere, die jede Zelle umgibt. Membranproteine finden sich auf diesen Phospholipid-Doppelschichten oder sie interagieren mit diesen Phospholipid-Doppelschichten.,

Es gibt unpolare Membranproteine, die hydrophob sind (wasserabweisend) und polare Membranproteine, die hydrophil sind (sich mit Wasser vermischen können), die sich in der Lipiddoppelschicht befinden. Sie sind direkt an den Lipiddoppelschichten beteiligt, die um jede Zelle eine Barriere bilden.

Integrale Membranproteine sind ein fester Bestandteil der Membran.

Periphere Membranproteine sind kein permanenter Bestandteil einer Membran und können hydrophobe, elektrostatische und andere nicht kovalente Wechselwirkungen mit der Membran oder den integralen Proteinen haben.,

Integrale Proteine gibt es in verschiedenen Typen, wie monotope, bitopische, polytopische, lipidverankerte Proteine oder Transmembranproteine.

Monotope Integralproteine sind nur an einem der beiden Blättchen der Zelle befestigt.

Bitopische Integralproteine sind Transmembranproteine, die einmal Lipiddoppelschichten überspannen können. Polytopische Proteine sind auch Transmembranproteine, die Lipiddoppelschichten mehr als einmal überspannen.

Ein lipidverankertes Protein hat eine kovalente Bindung an Lipide, die in die Phospholipid-Doppelschicht eingebettet sind.,

Membranproteinfunktionen

Es gibt ein vielfältiges Spektrum von Funktionen, die Membranproteine ausführen. Dazu gehören:

• Kreuzungen: Verbinden von zwei Zellen miteinander

Enzymatische Funktionen

Alle Enzyme sind eine Art Protein. Infolgedessen kann ein Membranprotein, das in die Membran eingebettet ist, manchmal ein Enzym sein, dessen aktive Stelle Substanzen außerhalb der Lipiddoppelschicht zugewandt sein kann.,

Diese Arten von enzymatischen Membranproteinen können in Teams arbeiten, um die Schritte in einem bestimmten Stoffwechselweg auszuführen,zum Beispiel den Abbau von Laktose in Kohlenhydrate und dann in Monosaccharide.

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Membranproteine können hydrophile Moleküle durch die Zellmembran passieren lassen. Transportmembranproteine gibt es in vielen Formen, und einige benötigen Energie, um ihre Form zu ändern und Moleküle und andere Substanzen aktiv über die Zellmembran zu bewegen. Sie tun dies, indem sie ATP freisetzen, um es als Energiequelle zu verwenden.,

• Verankerung: werden zu Befestigungspunkten für das Zytoskelett und die extrazelluläre Matrix

Signaltransduktion

Einige Membranproteine können eine Bindungsstelle aufweisen. Diese Bindungsstellen zeichnen sich durch spezifische Formen aus, die der Form eines chemischen Botenstoffs entsprechen. Zum Beispiel können diese chemischen Botenstoffe Hormone sein.

Wenn ein Hormon auf die Zellwand trifft, verbindet es sich mit einem Rezeptormembranprotein, das in die Zellwand eingebettet ist., Das Hormon kann das Rezeptorprotein verändern und eine spezifische Reaktion auslösen, abhängig von der Art des Hormons oder einer anderen Substanz, die in der Zelle stattfindet.

Zellerkennung

Eine weitere wichtige Funktion von Membranproteinen ist die Identifizierung und Erkennung zwischen Zellen. Diese besondere Funktion ist nützlich für das Immunsystem, da sie dem Körper hilft, fremde Zellen zu erkennen, die beispielsweise Infektionen verursachen können. Glykoproteine sind eine Art Membranprotein, das die Zellerkennung durchführen kann.,

Interzelluläre Verbindung

Benachbarte Zellen können Membranproteine aufweisen, die sich in einer Reihe verschiedener Verbindungen verbinden. Lücke Kreuzungen und enge Kreuzungen.

Diese Funktion hilft Zellen, miteinander zu kommunizieren und Materialien untereinander zu übertragen.

Anheftung

Membranproteine sind wichtig im Zytoskelett, dem System von Filamenten und Fasern im Zytoplasma einer Zelle und der extrazellulären Matrix (ECM), die das Netzwerk von Makromolekülen ist, die außerhalb von Zellen wie Kollagen, Enzymen und Glykoproteinen zu Membranproteinen gefunden werden.,

Das Anbringen von Filamenten oder Fasern im Zytoplasma in der gesamten Zelle kann der Zelle helfen, ihre besondere Form beizubehalten. Es hält auch die Position von Membranproteinen stabil.

Das Anbringen von Membranproteinen an die extrazelluläre Matrix kann dem ECM helfen, Veränderungen zu vermitteln, die in extrazellulären und intrazellulären Umgebungen auftreten.

Membranproteine bei Krankheit

Mehrere Krankheiten sind mit Mutationen innerhalb von Membranproteinen verbunden., Ein Beispiel ist eine Mutation namens V509A, die im Thyrotropinrezeptor vorkommt, wobei Thyrotropin ein Hormon ist, das von der Hypophyse ausgeschieden wird und die Produktion von Schilddrüsenhormonen reguliert.

Diese Mutation erhöht die Aktivität des Thyrotropinrezeptors und führt zu angeborener Hyperthyreose, einem Zustand, der Stimmungsschwankungen, Schlafstörungen und Magenprobleme verursachen kann.,

Andere Krankheiten, die mit Mutationen in Membranproteinen zusammenhängen, sind erbliche Taubheit, Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, die die peripheren Nerven außerhalb des Zentralnervensystems schädigt, und Dejerine-Sottas-Syndrom, das die Bewegungsfähigkeit einer Person beeinträchtigt.

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Zusammenfassung

Membranproteine erfüllen eine Reihe wichtiger Funktionen, die Zellen dabei unterstützen, zu kommunizieren, ihre Form beizubehalten, durch chemische Botenstoffe ausgelöste Veränderungen durchzuführen und Material zu transportieren und zu teilen.,

Membranproteine können auch eine Rolle beim Fortschreiten der Krankheit spielen, da das Immunsystem Membranproteine verwenden kann, um potenziell schädliche Fremdmoleküle im Körper zu identifizieren.

Citations