סידן פונקציות משאבה, סוגים, מבנה ותפעול

ה משאבת סידן זהו מבנה של אופי חלבון האחראי על הובלת סידן דרך קרום התא. מבנה זה תלוי ב- ATP ונחשב לחלבון מסוג ATPase, הנקרא גם Ca²⁺-ATPase.

Ca²⁺-ATPase נמצא בכל התאים של אורגניזמים eukaryotic והם חיוניים עבור סידן הומיאוסטזיס בתא. חלבון זה מבצעת התחבורה הפעילה העיקרית, שכן התנועה של מולקולות סידן הולך נגד שיפוע הריכוז שלה.

אינדקס

• 1 פונקציות של משאבת הסידן
• 2 סוגים
• 3 מבנה
  • 3.1 משאבת PMCA
  • 3.2 משאבת SERCA
• 4 מנגנון הפעלה
  • 4.1 משאבות SERCA
  • 4.2 PMCA משאבות
• 5 הפניות

פונקציות של משאבת הסידן

Ca²⁺ הוא ממלא תפקידים חשובים בתא, כך שהסדרתם בתוכם היא בסיסית לתפקודה התקין. לעתים קרובות, הוא מתנהג כשליח השני.

בחללים תאיים הריכוז של Ca²⁺ זה בערך פי 10,000 יותר מאשר בתוך התאים. עלייה בריכוז של יון זה בציטופלסמה של התא מעורר מספר תגובות, כגון התכווצויות שרירים, שחרור נוירוטרנסמיטר והשפעת גליקוגן.

ישנן מספר דרכים להעביר את היונים האלה מהתאים: תחבורה פסיבית (פלט לא ספציפי), תעלות יונים (תנועה לטובת שיפוע אלקטרוכימי), הובלה אקטיבית משנית של סוג antiport (Na / Ca) ותחבורה פעילה ראשונית עם המשאבה. תלוי ב- ATP.

שלא כמו מנגנונים אחרים של עקירה של Ca²⁺, המשאבה פועלת בצורת וקטור. כלומר, יון נע רק בכיוון אחד, כך שזה עובד רק על ידי גירוש אותם.

התא רגיש ביותר לשינויים בריכוז של Ca²⁺. כאשר הצגת כזה הבדל ניכר עם הריכוז החוץ תאי שלה, ולכן חשוב לשחזר ביעילות רמות cytosolic נורמלי.

סוגים

שלושה סוגים של Ca תוארו²⁺-ATPases בתאים של בעלי חיים, על פי מיקומם בתאים; המשאבות הנמצאות בקרום הפלסמה (PMCA), אלה הנמצאות במיקרוסקופיה האנדופלסמית והקרום הגרעיני (SERCA), ואלה המצויים בקרום של מנגנון Golgi (SPCA).

משאבות SPCA גם תחבורה יונים MN²⁺ אשר cofactors של אנזימים שונים של המטריצה ​​של המנגנון Golgi.

תאי שמרים, אורגניזמים אחרים eukaryotic ותאי הצמחים מציגים סוגים אחרים של Ca²⁺-ATPASAS מאוד מיוחד.

מבנה

משאבת PMCA

בממברנה פלזמה מצאנו את התחבורה פעיל Na / Ca antiparthic, להיות אחראי על עקירה של כמות משמעותית של Ca²⁺ בתאים במנוחה ובפעילות. ברוב התאים במנוחה, האחראי על הובלת הסידן מבחוץ הוא משאבת PMCA.

חלבונים אלה מורכבים של כ - 1,200 חומצות אמינו, ויש לו 10 קטעים טרנסממברני. ב cytosol יש 4 יחידות עיקריות. היחידה הראשונה מכילה את קבוצת מסוף האמינו. השני יש מאפיינים בסיסיים, אשר מאפשר לה להיקשר חומצה הפעלת phospholipids.

ביחידה השלישית היא חומצה אספרטית עם פונקציה קטליטית, ו "במורד הזרם" של זה הלהקה isotocyanate פלואורסצין מחייב, בתחום ה- ATP מחייב.

ביחידה הרביעית הוא תחום של מחייב כדי relaxodulin, אתרי הכרה של קינאזות מסוימות (A ו- C) ואת להקות מחייב של Ca²⁺ allosteric.

משאבת SERCA

משאבות SERCA נמצאות בכמויות גדולות ב reticulum sarcoplasmic של תאי שריר הפעילות שלהם קשורה התכווצות והרגעה במחזור תנועת השריר. תפקידה הוא להעביר את Ca²⁺ מן הציטוסול של התא אל המטריצה ​​של reticulum.

חלבונים אלה מורכבים שרשרת פוליפפטיד אחת עם 10 תחומים transmembrane. המבנה שלה הוא בעצם זהה לזה של חלבונים PMCA, אבל שונה כי אלה רק שלוש יחידות בתוך הציטופלזמה, עם האתר הפעיל נמצא ביחידה השלישית..

התפקוד של חלבון זה דורש איזון עומס במהלך הובלת היונים. שני Ca²⁺ (על ידי ATP hydrolyzed) הם עקורים מן cytosol כדי מטריצה ​​של reticulum, נגד שיפוע ריכוז גבוה מאוד.

טרנספורט זה מתרחש בצורה אנטי-פורטורית, כי באותו זמן שני H⁺ הם מכוונים את cytosol מן המטריצה.

מנגנון הפעלה

משאבות SERCA

מנגנון התחבורה מחולק לשתי מדינות E1 ו- E2. ב E1 אתרי מחייב כי יש זיקה גבוהה עבור Ca²⁺ הם מכוונים את cytosol. ב E2, אתרי קשירה מכוונים לומן של reticulum המציג זיקה נמוכה עבור Ca²⁺. שני יון Ca²⁺ להצטרף לאחר ההעברה.

במהלך האיחוד והעברת של Ca²⁺, שינויים קונפורמטיביים מתרחשים, כולל פתיחת התחום M של החלבון, אשר לקראת cytosol. היונים ואז להצטרף בקלות רבה יותר לשני אתרי מחייב של התחום אמר.

האיחוד של שני יונים Ca²⁺ מקדם שורה של שינויים מבניים בחלבון. ביניהם סיבוב של תחומים מסוימים (תחום A), אשר מארגן מחדש את יחידות המשאבה, מה שמאפשר את הפתיחה אל המטריצה ​​של reticle לשחרר את היונים, אשר decoupled הודות לירידה של זיקה של אתרי מחייב.

פרוטונים⁺ ואת מולקולות המים לייצב את האתר מחייב של Ca²⁺, גורמת לתחום A לסובב חזרה למצב המקורי שלו, סגירת גישה reticulum endoplasmic.

משאבות PMCA

סוג זה של משאבות נמצאות בכל התאים האיקריוטים והוא אחראי לגירוש של Ca²⁺ לעבר החלל תאיים על מנת לשמור על ריכוז יציב בתוך התאים.

בחלבון זה יון Ca מועבר²⁺ ידי ATP הידרוליזה. תחבורה מוסדר על ידי רמות של חלבון relaxodulin בציטופלזמה.

על ידי הגדלת הריכוז של Ca²⁺ cytosolic, להגדיל את רמות של calododulin, אשר נקשרים יוני סידן. קומפלקס Ca²⁺-Calmodulin הוא התאספו אז את המשאבה PMCA האתר המצורף. שינוי קונפורמטיבי מתרחש במשאבה המאפשרת את הפתיחה להיחשף למרחב תאיים.

יוני סידן משוחררים, שחזור רמות נורמליות בתוך התא. כתוצאה מכך, מורכבת CA²⁺-Calmodulin מפורקת, החזרת הקונפורמציה של המשאבה למצבה המקורי.

הפניות

1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). סידן משאבות בריאות ומחלות. ביקורות פיזיולוגיות, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). משאבות סידן: בסיס מבניים עבור מנגנון של טרנספורמין טרנספמברן סידן. חוות דעת נוכחית בביולוגיה כימית, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). ספר ביוכימיה: עם מתאם קליני.
4. Latorre, R. (Ed.). (1996). ביופיסיקה ופיזיולוגיה תאית. אוניברסיטת סביליה.
5. לורד, ח ', דארנל, ג' יי, ברק, א ', קייזר, C.A, קריגר, מ', סקוט, מ 'פ, & Matsudaira, P. (2008). ביולוגיה תאית מולקולרית. מקמילן.
6. Pocock, G., & Richards, C. D. (2005). הפיזיולוגיה האנושית: הבסיס של הרפואה. ספרד ספרד.
7. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). ביוכימיה. אד פנמריקנה מדיקל.