Les transporteurs membranaires sont des protéines membranaires intégrales spécialisées dans la réalisation du transport spécifique d'ions et de petites molécules hydrosolubles vers les deux côtés des membranes cellulaires.
Étant donné que ces molécules ne peuvent pas traverser à elles seules le cœur hydrophobe des bicouches lipidiques, ces protéines permettent à la cellule de: maintenir des environnements différentiellement définis, ingérer des nutriments, excréter les déchets du métabolisme et réguler les concentrations d'ions et de molécules..
Les protéines de transport ont été classées en deux grands groupes: les canaux et les transporteurs. Les transporteurs se lient spécifiquement à la molécule à transporter et subissent des changements conformationnels pour pouvoir les mobiliser. À leur tour, les canaux ne lient pas les molécules, mais forment plutôt un tunnel à partir duquel ils se déplacent librement, simplement exclus par leur rayon moléculaire..
En plus de cette classification, il y en a d'autres qui prennent en compte la quantité de molécules à transporter, la direction dans laquelle elles sont transportées, la dépendance ou non à l'énergie et la source d'énergie qu'elles utilisent..
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La synthèse d'une membrane a été le dernier événement évolutif qui a donné naissance à des cellules.
Absolument toutes les membranes cellulaires sont des barrières qui s'opposent au libre passage des ions et des molécules dans et hors des cellules. Cependant, ils doivent permettre l'entrée de ceux qui sont vitaux pour leur fonctionnement ainsi que la sortie des déchets.
Par conséquent, le trafic de molécules dans les deux sens est effectué de manière sélective. Autrement dit, la cellule décide qui la laisser entrer ou sortir et à quelle heure.
Pour y parvenir, il utilise l'existence de protéines transmembranaires spécialisées qui fonctionnent comme des canaux ou des passerelles, appelées transporteurs membranaires..
Environ 20% des gènes d'une cellule codent pour ces protéines de transport membranaire. Cela nous donne une idée de la pertinence du transport pour la fonction cellulaire..
En ce sens, l'étude de ces protéines est d'une grande importance à la fois pour l'identification de cibles chimiothérapeutiques, ainsi que pour les moyens de transport possibles des médicaments dans les cellules cibles..
Les transporteurs cellulaires sont responsables du transfert de solutés de nature organique et inorganique à travers les membranes cellulaires..
Ce transfert est réalisé spécifiquement uniquement aux moments où la cellule en a besoin pour:
- Maintenir les gradients électrochimiques cellulaires, essentiels pour la performance des fonctions vitales telles que la production d'énergie demandée par la cellule et la réponse aux stimuli dans les membranes excitables.
- Prendre les macro et micronutriments nécessaires pour fournir à la cellule les monomères qui constitueront les squelettes de ses macromolécules constitutives (acides nucléiques, protéines, glucides et lipides).
- Répondre aux stimuli et donc participer aux processus de signalisation cellulaire.
Les transporteurs membranaires ont été classés selon le type de transport qu'ils effectuent en deux grandes catégories: les canaux et les transporteurs..
Les protéines de canal interviennent dans le transport passif des molécules d'eau, ainsi que de divers types spécifiques d'ions. Ce type de transport ne nécessite pas d'énergie pour être réalisé et se produit spontanément au profit du gradient de concentration de la molécule à transporter..
Le nom de canaux est dû au fait que la structure que ces protéines acquièrent ressemble à un tunnel, à travers lequel se produit le passage simultané de nombreuses molécules sélectionnées en fonction de leur rayon moléculaire. C'est pour cette raison que ces transporteurs peuvent être considérés comme un tamis moléculaire..
Les fonctions associées à ces transporteurs comprennent la création, l'entretien et la perturbation des gradients électrochimiques à travers les membranes cellulaires..
Cependant, de nombreux autres canaux alternent entre des états ouverts et fermés en réponse à l'arrivée ou à la suppression de certains stimuli..
Lesdits stimuli peuvent être de nature électrique dans les canaux dépendants de la tension, chimiques dans les canaux dépendants du ligand, ou physiques dans les canaux qui répondent à des changements mécaniques tels qu'une contrainte ou une déformation..
Les protéines de transport sont également appelées transporteurs ou perméases. Ils utilisent des gradients électrochimiques pour effectuer le transport vers l'un ou l'autre côté de la membrane.
Ce type de protéines de transport peut assurer la médiation de deux types de transport. Le transport passif facilité d'une molécule dans un seul sens et au profit d'un gradient de concentration ou du co-transport de deux molécules différentes.
A son tour, le co-transport dans le même sens est effectué par des symporteurs et dans des sens opposés par des anticarriers..
En revanche, contrairement aux canaux, qui permettent le passage simultané de nombreuses molécules à travers eux, les transporteurs ne permettent que le passage limité et spécifique d'un certain nombre de molécules. Pour cela, ils présentent des sites de liaison spécifiques.
Dans ce cas, une fois que la liaison de la molécule au transporteur se produit, ce dernier subit un changement conformationnel qui expose le site de liaison de l'autre côté de la membrane, favorisant ainsi le transport..
Cette dépendance à un changement structurel des protéines porteuses diminue la vitesse à laquelle les molécules sont transportées..
En fonction de la dépendance ou non de l'énergie pour effectuer le transport, les protéines transporteurs peuvent être classées en: transporteurs passifs facilitateurs et transporteurs actifs.
Les transporteurs facilitateurs passifs ne nécessitent pas de fourniture d'énergie et effectuent le transport de molécules d'une zone de forte concentration vers une de faible concentration..
En revanche, les transporteurs actifs ont besoin d'un apport d'énergie pour déplacer les substances contre leur gradient de concentration. Ce mécanisme répond à un processus de transport actif.
Les pompes assurent le transport des ions et des molécules vers les milieux intracellulaire et extracellulaire, en utilisant un mécanisme de transport actif primaire.
Autrement dit, ils utilisent l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour faire du "mouvement ascendant des ions et des molécules" un processus énergétiquement favorable..
Une des fonctions associées à ce type de transporteur est la génération du milieu acide interne caractéristique des lysosomes des cellules animales, des vacuoles des cellules végétales et de la lumière de l'estomac..
Ces transporteurs profitent de l'énergie libérée lors du co-transport d'un ion au profit de son gradient électrochimique pour pouvoir transporter une autre molécule contre son gradient de concentration. En d'autres termes, ils effectuent le transport actif secondaire des molécules..
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