Aquaporins

Aquaporins adalah saluran protein yang membentuk liang dalam membran sel untuk mengangkut air. Sumber: Wikimedia Commons

Apa itu Aquaporins?

The Aquaporins, Juga dikenali sebagai saluran air, mereka adalah molekul protein yang menyebarkan membran biologi. Mereka bertanggungjawab untuk mengantara aliran air yang cepat dan cekap di dalam dan di luar sel, menghalang air daripada berinteraksi dengan bahagian hidrofobik biasa fosfolipid bilayers.

Protein ini menyerupai tong dan mempunyai struktur molekul yang sangat khusus, terutamanya terdiri daripada kipas. Mereka diedarkan secara meluas dalam keturunan yang berbeza, termasuk dari mikroorganisma kecil kepada haiwan dan tumbuh -tumbuhan, di mana mereka banyak.

Perspektif bersejarah

Dengan pengetahuan asas dalam fisiologi dan dalam mekanisme yang larut bergerak melalui membran (aktif dan pasif), kita dapat intuit bahawa pengangkutan air tidak ada masalah, memasuki dan meninggalkan sel dengan penyebaran mudah.

Idea ini ditangani selama bertahun -tahun. Walau bagaimanapun, sesetengah penyelidik melihat kewujudan beberapa saluran pengangkutan air, kerana dalam jenis sel tertentu dengan kebolehtelapan yang tinggi ke air (seperti buah pinggang, misalnya), penyebaran tidak akan menjadi mekanisme yang mencukupi untuk menjelaskan pengangkutan air.

Doktor dan penyelidik Peter Agort (1949) menemui saluran protein ini pada tahun 1992, semasa bekerja dengan membran erythrocyte.

Terima kasih kepada penemuan ini, dia menang (bersama rakannya), Hadiah Nobel pada tahun 2003. Aquaporina pertama ini dipanggil "Aquaporina 1".

Struktur

Bentuk aquaporin mengingatkan jam tangan pasir, dengan dua bahagian simetri berorientasikan dengan cara yang bertentangan. Struktur ini melintasi membran lipid berganda sel.

Boleh melayani anda: sistem apud: ciri, struktur, fungsi

Harus disebutkan bahawa bentuk aquaporin sangat khusus dan tidak menyerupai jenis protein lain yang melintasi membran.

Urutan asid amino kebanyakannya kutub. Protein transmembranal dicirikan dengan memiliki segmen yang kaya dengan segmen heliks alfa. Walau bagaimanapun, aquaporins kekurangan kawasan ini.

Terima kasih kepada teknologi semasa, struktur porina telah dijelaskan secara terperinci: mereka adalah monomer dari 24 hingga 30 kDa, yang terdiri daripada enam segmen heliks dengan dua segmen kecil yang mengelilingi sitoplasma dan menyambung melalui liang kecil.

Monomer ini dipasang dalam sekumpulan empat unit, walaupun masing -masing dapat bekerja secara bebas. Dalam kipas kecil, terdapat beberapa sebab yang dipelihara, termasuk NPA.

Dalam beberapa aquoporin yang terdapat dalam agregasi mamalia (AQP4) yang lebih tinggi yang membentuk pengaturan kristal supramoly -olear.

Untuk mengangkut air, bahagian dalam protein adalah kutub dan luaran adalah apolar, bertentangan dengan protein globular biasa.

Aquaporins. Sumber: Wikimedia Commons

Fungsi Auporininas

Fungsi aquaporin adalah untuk mengangkut air ke pedalaman sel sebagai tindak balas kecerunan osmotik.

Ia tidak memerlukan kekuatan tambahan atau mengepam: air memasuki dan meninggalkan sel dengan osmosis, dimediasi oleh aquaporin. Beberapa varian juga mengangkut molekul gliserol.

Untuk melaksanakan pengangkutan ini dan meningkatkan kebolehtelapan ke air dengan ketara, membran sel penuh dengan molekul aquoporin, dalam susunan ketumpatan 10.000 mikrometer persegi.

Fungsi pada haiwan

Pengangkutan air sangat penting untuk organisma. Mari kita ambil contoh masa yang tepat dari buah pinggang: ini mesti menapis sejumlah besar air setiap hari. Sekiranya proses ini tidak berlaku dengan betul, akibatnya akan membawa maut.

Boleh melayani anda: erythrocytes (sel darah merah)

Sebagai tambahan kepada kepekatan air kencing, aquoporin terlibat dalam homeostasis umum cecair badan, dalam fungsi otak, rembesan kelenjar, penghidratan kulit, kesuburan pada lelaki, penglihatan atau uji bakat -hanya menyebutkan beberapa proses biologi-.

Dalam eksperimen yang dijalankan pada tikus, disimpulkan bahawa mereka turut mengambil bahagian dalam penghijrahan sel, kertas yang bergerak jauh dari pengangkutan air.

Fungsi dalam tumbuhan

Aquaporins kebanyakannya beragam di kerajaan sayur -sayuran. Dalam organisma ini, mereka menengahi proses penting seperti peluh, pembiakan atau metabolisme.

Di samping itu, mereka memainkan peranan penting sebagai mekanisme penyesuaian dalam persekitaran yang keadaan persekitarannya tidak optimum.

Fungsi dalam mikroorganisma

Walaupun aquaporin hadir dalam mikroorganisma, fungsi tertentu belum dijumpai.

Terutamanya kerana dua sebab: nisbah mikroba permukaan yang tinggi adalah keseimbangan osmotik yang cepat (tidak perlu untuk aquaporins) dan kajian penghapusan mikrob tidak melemparkan fenotip yang jelas.

Walau bagaimanapun, berspekulasi bahawa aquaporins boleh menawarkan perlindungan terhadap peristiwa pembekuan dan pembekuan berturut -turut, mengekalkan kebolehtelapan air dalam membran pada suhu rendah.

Jenis Aquaporins

Molekul Aquaporins dikenali dalam pelbagai keturunan, baik dalam tumbuhan dan haiwan dan dalam organisma yang kurang kompleks, dan ini menyerupai satu sama lain -Let -boleh mengandaikan bahawa mereka muncul awal dalam evolusi-.

Di dalam tumbuhan terdapat kira -kira 50 molekul yang berbeza, sementara mamalia hanya mempunyai 13, diedarkan oleh pelbagai tisu, seperti tisu epitel dan endothelial dari buah pinggang, paru -paru, kelenjar exocrine dan organ yang berkaitan dengan pencernaan.

Boleh melayani anda: stereocilios: ciri, struktur dan fungsi

Walau bagaimanapun, aquaporins juga boleh dinyatakan dalam tisu yang tidak mempunyai hubungan yang jelas dan langsung dengan pengangkutan cecair di dalam badan, seperti dalam astrocytes sistem saraf pusat dan di kawasan tertentu mata, seperti kornea dan epitel ciliary.

Terdapat aquaporins walaupun dalam membran kulat, bakteria (seperti Dan. coli) dan dalam membran organel, seperti kloroplas dan mitokondria.

Patologi perubatan yang dikaitkan dengan aquaporins

Pada pesakit yang mempunyai beberapa kecacatan dalam urutan aquaporin 2 yang terdapat di sel -sel buah pinggang, mereka harus mengambil lebih dari 20 liter air untuk terus terhidrasi. Dalam kes -kes perubatan ini, tidak ada kepekatan air kencing yang mencukupi.

Kes yang bertentangan juga menghasilkan kes klinikal yang menarik: pengeluaran aquaporin 2 yang berlebihan membawa kepada pengekalan cecair yang berlebihan pada pesakit.

Pada tempoh kehamilan, peningkatan sintesis aquaporin berlaku. Fakta ini menerangkan pengekalan cecair biasa pada wanita hamil. Begitu juga, ketiadaan aquaporin 2 berkaitan dengan kemunculan jenis diabetes tertentu.

Rujukan

1. Coklat, d. Penemuan Saluran Air (Aquaporins). Anals of Nutrition and Metabolism.
2. Campbell, A, n., & Reece, J. B. Biologi. Pan -American Editorial.
3. Lodish, h. Biologi selular dan molekul. Pan -American Editorial.
4. Sadava, d., & Purves, w. H. Kehidupan: Sains Biologi. Pan -American Editorial.
5. Verkman, a. S. Aquorins dalam Perubatan Klinikal. Kajian Tahunan Perubatan.