Funkcije, vrste, struktura i rad pumpe kalcija

kalcijeva pumpa To je struktura proteinske prirode koja je odgovorna za prijenos kalcija kroz stanične membrane. Ova struktura ovisi o ATP-u i smatra se proteinom tipa ATPaze, također nazvanim Ca²⁺-ATPaze.

Ca²⁺-ATPaza se nalazi u svim stanicama eukariotskih organizama i neophodna je za homeostazu kalcija u stanici. Ovaj protein izvodi primarni aktivni transport, budući da kretanje molekula kalcija ide protiv njegovog koncentracijskog gradijenta.

indeks

• 1 Funkcije kalcijeve pumpe
• 2 Vrste
• 3 Struktura
  • 3.1 Pumpa PMCA
  • 3.2 Crpka SERCA
• 4 Pogonski mehanizam
  • 4.1 Crpke SERCA
  • 4.2 PMCA crpke
• 5 Reference

Funkcije kalcijeve pumpe

Ca²⁺ Ona ispunjava važne uloge u ćeliji, pa je njezina regulacija unutar njih temeljna za njegovo ispravno funkcioniranje. Često djeluje kao drugi glasnik.

U izvanstaničnim prostorima koncentracija Ca²⁺ to je otprilike 10.000 puta veće nego unutar stanica. Povećanje koncentracije tog iona u staničnoj citoplazmi izaziva nekoliko odgovora, kao što su kontrakcije mišića, otpuštanje neurotransmitera i razgradnju glikogena.

Postoji nekoliko načina za prijenos tih iona iz stanica: pasivni transport (nespecifičan izlaz), ionski kanali (kretanje u korist njegovog elektrokemijskog gradijenta), sekundarni aktivni transport antiportnog tipa (Na / Ca) i primarni aktivni transport s pumpom. ovisno o ATP-u.

Za razliku od drugih mehanizama pomicanja Ca²⁺, crpka radi u vektorskom obliku. To jest, ion se kreće samo u jednom smjeru, tako da djeluje samo tako da ih izbaci.

Stanica je izuzetno osjetljiva na promjene u koncentraciji Ca²⁺. Kada se prikazuje tako izražena razlika s ekstracelularnom koncentracijom, važno je učinkovito vratiti njezine normalne citosolne razine.

vrsta

Opisane su tri vrste Ca²⁺-ATPaze u stanicama životinja, prema njihovom položaju u stanicama; pumpe smještene u plazmatskoj membrani (PMCA), one smještene u endoplazmatskom retikulumu i nuklearnoj membrani (SERCA), te one koje se nalaze u membrani Golgijevog aparata (SPCA).

SPCA crpke također prenose jone Mn²⁺ koji su kofaktori različitih enzima matrice Golgijevog aparata.

Stanice kvasca, drugi eukariotski organizmi i biljne stanice predstavljaju druge vrste Ca²⁺-ATPasas vrlo poseban.

struktura

Pumpa PMCA

U plazma membrani pronašli smo aktivni antipartijski transport Na / Ca, koji je odgovoran za premještanje značajne količine Ca²⁺ u stanicama u mirovanju i aktivnosti. U većini stanica u mirovanju, odgovoran za prijenos kalcija van je PMCA pumpa.

Ovi proteini se sastoje od oko 1.200 aminokiselina i imaju 10 transmembranskih segmenata. U citosolu postoje 4 glavne jedinice. Prva jedinica sadrži amino-terminalnu skupinu. Drugi ima osnovne karakteristike koje mu omogućuju vezanje na fosfolipide koji aktiviraju kiseline.

U trećoj jedinici je asparaginska kiselina s katalitičkom funkcijom, i "nizvodno" od te vezne trake fluorescein izotocianata, u domeni vezanja ATP.

U četvrtoj jedinici je domena vezanja na kalmodulin, mjesta prepoznavanja određenih kinaza (A i C) i veznih vrpci Ca²⁺ alosterno.

SERCA Pumpa

SERCA crpke se nalaze u velikim količinama u sarkoplazmičkom retikulumu mišićnih stanica, a njihova aktivnost povezana je sa kontrakcijom i opuštanjem u ciklusu pokreta mišića. Njegova je svrha transport Ca²⁺ od citosola stanice do matrice retikuluma.

Ovi proteini se sastoje od jednog polipeptidnog lanca s 10 transmembranskih domena. Njegova struktura je u osnovi ista kao i za PMCA proteine, ali se razlikuje u tome što oni imaju samo tri jedinice unutar citoplazme, s aktivnim mjestom u trećoj jedinici..

Funkcioniranje ovog proteina zahtijeva balans opterećenja tijekom transporta iona. Dva Ca²⁺ (hidroliziranim ATP-om) premješteni su iz citosola u matricu retikuluma, uslijed vrlo visokog gradijenta koncentracije.

Taj se prijenos odvija na antiportički način, jer u isto vrijeme dva H⁺ oni su usmjereni na citosol iz matrice.

Pogonski mehanizam

Pumpe SERCA

Transportni mehanizam podijeljen je u dva stanja E1 i E2. U E1 veznim mjestima koja imaju visok afinitet za Ca²⁺ oni su usmjereni prema citosolu. U E2, vezna mjesta su usmjerena prema lumenu retikuluma koji pokazuje nizak afinitet za Ca²⁺. Dva iona Ca²⁺ nakon prijenosa.

Tijekom sjedinjenja i prijenosa Ca²⁺, pojavljuju se konformacijske promjene, uključujući otvaranje M domene proteina, koji je prema citosolu. Ioni se zatim lakše spajaju na dva vezna mjesta spomenute domene.

Sjedinjenje dvaju Ca iona²⁺ potiče niz strukturnih promjena u proteinu. Među njima je i rotacija određenih domena (domena A) koja reorganizira jedinice pumpe, omogućujući otvaranje prema matrici končanice za oslobađanje iona, koji su odvojeni zahvaljujući smanjenju afiniteta u veznim mjestima..

H protoni⁺ i molekule vode stabiliziraju mjesto vezanja Ca²⁺, uzrokujući da se domena A vrati natrag u svoje izvorno stanje, zatvarajući pristup endoplazmatskom retikulumu.

PMCA crpke

Ova vrsta pumpi nalazi se u svim eukariotskim stanicama i odgovorna je za izbacivanje Ca²⁺ prema izvanstaničnom prostoru kako bi se održala stabilna koncentracija unutar stanica.

U ovom proteinu transportira se Ca-ion²⁺ pomoću hidroliziranog ATP. Transport se regulira razinama proteina kalmodulina u citoplazmi.

Povećanjem koncentracije Ca²⁺ citosolni, povećavaju razine kalmodulina, koji vežu ione kalcija. Kompleks Ca²⁺-Kalmodulin se zatim spaja na mjesto za pričvršćivanje pumpe PMCA. Dogodi se konformacijska promjena u pumpi koja omogućava otvaranje da bude izloženo izvanstaničnom prostoru.

Otpuštaju se kalcijevi ioni, koji vraćaju normalne razine unutar stanice. Prema tome, Ca kompleks²⁺-Calmodulin je rastavljen, vraćajući konformaciju crpke u njezino izvorno stanje.

reference

1. Brini, M., i Carafoli, E. (2009). Pumpe za kalcij u zdravlju i bolesti. Fiziološki pregledi, 89(4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., i Brini, M. (2000). Pumpe za kalcij: strukturna osnova i mehanizam transmembranskog transporta kalcija. Aktualno mišljenje u kemijskoj biologiji, 4(2), 152-161.
3. Devlin, T. M. (1992). Udžbenik biokemije: s kliničkim korelacijama.
4. Latorre, R. (ur.). (1996). Biofizika i stanična fiziologija. Sveučilište u Sevilli.
5. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., & Matsudaira, P. (2008). Molekularna biologija stanica. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, C.D. (2005). Ljudska fiziologija: temelj medicine. Elsevier Španjolska.
7. Voet, D., & Voet, J.G. (2006). biokemija. Ed Panamericana Medical.