KALTSYUM BOMBA: MGA PAG-ANDAR, URI, ISTRAKTURA AT OPERASYON - BIOLOGY - 2025

Ang bomba ng kaltsyum ay isang istraktura ng isang likas na protina na responsable para sa transportasyon ng kaltsyum sa pamamagitan ng mga lamad ng cell. Ang istraktura na ito ay nakasalalay sa ATP at itinuturing na isang protein tulad ng ATPase, na tinatawag ding Ca ²⁺ -ATPase.

Ang Ca ²⁺ -ATPase ay matatagpuan sa lahat ng mga cell ng eukaryotic organismo at mahalaga para sa calcium homeostasis sa cell. Ang protina na ito ay nagdadala ng pangunahing aktibong transportasyon, dahil ang paggalaw ng mga molekula ng kaltsyum ay tumutugma sa kanilang gradient na konsentrasyon.

Ang istraktura ng kristal ng SERCA.
Pinagmulan: Wcnsaffo

Mga function ng pump ng calcium

Ang Ca ^{2+ ay} gumaganap ng mahalagang papel sa cell, kaya ang regulasyon sa loob nito ay mahalaga para sa wastong paggana nito. Kadalasan ay kumikilos bilang pangalawang messenger.

Sa mga puwang ng extracellular, ang konsentrasyon ng Ca ²⁺ ay humigit-kumulang na 10,000 beses na mas mataas kaysa sa loob ng mga cell. Ang isang pagtaas ng konsentrasyon ng ion na ito sa cell cytoplasm ay nag-uudyok ng iba't ibang mga tugon, tulad ng mga kontraksyon ng kalamnan, pagpapakawala ng mga neurotransmitters, at ang pagkasira ng glycogen.

Mayroong maraming mga paraan ng paglilipat ng mga ion na ito mula sa mga cell: passive transport (nonspecific exit), mga channel ng ion (kilusan na pabor sa kanilang electrochemical gradient), pangalawang aktibong transportasyon ng uri ng suportang anti-suporta (Na / Ca), at pangunahing aktibong transportasyon kasama ang pump. Nakasalalay sa ATP.

Hindi tulad ng iba pang mga mekanismo ng paglilipat ng Ca ²⁺ , ang pump ay nagpapatakbo sa form ng vector. Iyon ay, ang ion ay gumagalaw sa isang direksyon lamang upang ito ay gumagana lamang sa pamamagitan ng pagpapalayas sa kanila.

Ang cell ay sobrang sensitibo sa mga pagbabago sa konsentrasyon ng Ca ²⁺ . Sa pamamagitan ng paglalahad ng tulad ng isang minarkahang pagkakaiba sa kanilang extracellular konsentrasyon, samakatuwid napakahalaga upang mahusay na maibalik ang kanilang normal na antas ng cytosolic.

Mga Uri

Tatlong uri ng Ca ²⁺ -ATPases ay inilarawan sa mga cell ng hayop, ayon sa kanilang mga lokasyon sa mga cell; mga bomba na matatagpuan sa lamad ng plasma (PMCA), ang mga matatagpuan sa endoplasmic reticulum at nuclear membrane (SERCA), at ang mga matatagpuan sa Golgi apparatus membrane (SPCA).

Ang mga bomba ng SPCA ay dinadala din ang mga ion ng Mn ²⁺ na cofactors ng iba't ibang mga enzyme sa Golgi apparatus matrix.

Ang mga lebadura na selula, iba pang mga eukaryotic organismo at mga cell cells ay nagpapakita ng iba pang mga uri ng napaka partikular na Ca ²⁺ -ATPases.

Istraktura

PM pump

Sa lamad ng plasma ay matatagpuan namin ang aktibong transportasyon ng antiportiko Na / Ca, na responsable para sa pag-alis ng isang makabuluhang halaga ng Ca ²⁺ sa mga cell sa pamamahinga at aktibidad. Sa karamihan ng mga cell sa isang estado ng pamamahinga, ang PMCA pump ay may pananagutan sa pagdadala ng calcium sa labas.

Ang mga protina na ito ay binubuo ng halos 1,200 amino acid, at may 10 mga segment ng transmembrane. Mayroong 4 pangunahing mga yunit sa cytosol. Ang unang yunit ay naglalaman ng terminal amino group. Ang pangalawa ay may pangunahing mga katangian, na pinapayagan itong magbigkis sa pag-activate ng acid na phospholipids.

Sa ikatlong yunit mayroong isang aspartic acid na may catalytic function, at "sa ibaba ng agos" ng isang fluorescein isotocyanate binding band, sa domain na nagbubuklod ng ATP.

Sa ikaapat na yunit ay ang domain na nagbubuklod ng kalakal, ang mga site ng pagkilala ng ilang mga kinases (A at C) at ang allosteric Ca ^{2+ na} nagbubuklod na banda .

Pump pump

Ang mga bomba ng SERCA ay matatagpuan sa maraming dami sa sarcoplasmic reticulum ng mga selula ng kalamnan at ang kanilang aktibidad ay nauugnay sa pag-urong at pagpapahinga sa siklo ng paggalaw ng kalamnan. Ang pag-andar nito ay ang pagdala ng Ca ²⁺ mula sa cell cytosol hanggang sa reticulum matrix.

Ang mga protina na ito ay binubuo ng isang solong chain ng polypeptide na may 10 mga domain ng transmembrane. Ang istraktura nito ay karaniwang pareho sa mga protina ng PMCA, ngunit naiiba ito na mayroon lamang silang tatlong mga yunit sa loob ng cytoplasm, ang aktibong site ay nasa ikatlong yunit.

Ang paggana ng protina na ito ay nangangailangan ng isang balanse ng mga singil sa panahon ng transportasyon ng mga ion. Dalawang Ca ²⁺ (sa pamamagitan ng hydrolyzed ATP) ay lumipat mula sa cytosol hanggang sa reticulum matrix, laban sa napakataas na konsentrasyon ng gradient.

Ang transportasyong ito ay nangyayari sa paraang antiportal, dahil sa parehong oras dalawang H ⁺ ay nakadirekta sa cytosol mula sa matris.

Mekanismo ng operasyon

Mga bomba ng SERCA

Ang mekanismo ng transportasyon ay nahahati sa dalawang estado E1 at E2. Sa E1 ang mga nagbubuklod na site na may mataas na kaakibat para sa Ca ²⁺ ay nakadirekta patungo sa cytosol. Sa E2, ang mga nagbubuklod na site ay nakadirekta patungo sa lumen ng reticulum, na nagtatanghal ng isang mababang pagkakaugnay para sa Ca ²⁺ . Ang dalawang Ca ²⁺ ions bond pagkatapos ng paglipat.

Sa panahon ng pagbubuklod at paglipat ng Ca ²⁺ , nangyayari ang mga pagbabagong pang-angkop, kabilang ang pagbubukas ng M domain ng protina, na patungo sa cytosol. Pagkatapos ay mas madaling itali ang mga ion sa dalawang nagbubuklod na mga site ng nasabing domain.

Ang unyon ng dalawang Ca ²⁺ ion ay nagtataguyod ng isang serye ng mga pagbabago sa istruktura sa protina. Kabilang sa mga ito, ang pag-ikot ng ilang mga domain (domain A) na muling nag-aayos ng mga yunit ng bomba, na nagpapagana ng pagbubukas patungo sa retrix matrix upang palabasin ang mga ion, na hindi nalulutas salamat sa pagbaba ng pagkakaugnay sa mga site na nagbubuklod.

Ang mga H ⁺ proton at ang mga molekula ng tubig ay nagpapatatag sa Ca ^{2+ na} nagbubuklod na site , na nagiging sanhi ng pag-ikot ng A domain sa kanyang orihinal na estado, pagsasara ng pag-access sa endoplasmic reticulum.

Ang mga bomba ng PMCA

Ang ganitong uri ng bomba ay matatagpuan sa lahat ng mga eukaryotic cells at responsable para sa pagpapatalsik ng Ca ²⁺ patungo sa extracellular space upang mapanatiling matatag ang konsentrasyon nito sa loob ng mga cell.

Sa protina na ito, ang isang Ca ²⁺ ion ay dinadala ng hydrolyzed ATP. Ang transportasyon ay kinokontrol ng mga antas ng protina ng calmodulin sa cytoplasm.

Sa pamamagitan ng pagtaas ng konsentrasyon ng cytosolic Ca ²⁺ , pagtaas ng mga antas ng kalakal, na nagbubuklod sa mga ion ng calcium. Ang Ca ²⁺ -calmodulin kumplikado pagkatapos ay nagtitipon sa nagbubuklod na site ng pump ng PMCA. Ang isang pagbabago sa conformational ay nangyayari sa bomba na nagbibigay-daan sa pagbubukas na mailantad sa espasyo ng extracellular.

Ang mga ion ng kaltsyum ay pinakawalan, pinapanumbalik ang mga normal na antas sa loob ng cell. Dahil dito ang Ca ²⁺ -calmodulin complex ay hindi nagbabago, na binabalik ang pagkakabuo ng bomba sa kanyang orihinal na estado.

Mga Sanggunian

1. Brini, M., & Carafoli, E. (2009). Ang mga bomba ng kaltsyum sa kalusugan at sakit. Mga pagsusuri sa physiological, 89 (4), 1341-1378.
2. Carafoli, E., & Brini, M. (2000). Mga bomba ng kaltsyum: istrukturang batayan para sa at mekanismo ng transportasyon ng transmisyon ng calcium. Kasalukuyang opinyon sa biyolohiya ng kemikal, 4 (2), 152-161.
3. Devlin, TM (1992). Teksto ng biochemistry: na may mga klinikal na ugnayan.
4. Latorre, R. (Ed.). (labing siyam na siyamnapu't anim). Biophysics at cell physiology. Sevilla University.
5. Lodish, H., Darnell, JE, Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, & Matsudaira, P. (2008). Mollecular cell biology. Macmillan.
6. Pocock, G., & Richards, CD (2005). Human physiology: ang batayan ng gamot. Elsevier Spain.
7. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemistry. Panamerican Medical Ed.