Fungsi, struktur dan jenis Aquaporins



The akuarium, juga dikenali sebagai saluran air, adalah molekul sifat protein yang menyebarkan membran biologi. Mereka bertanggungjawab untuk mengantarkan aliran air yang cepat dan cekap masuk dan keluar dari sel, mencegah air daripada berinteraksi dengan bahagian-bahagian hidrofobik yang tipikal fosfolipid bilayers..

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

Indeks

  • 1 Perspektif sejarah
  • 2 Struktur
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Fungsi dalam haiwan
    • 3.2 Fungsi dalam tumbuh-tumbuhan
    • 3.3 Fungsi dalam mikroorganisma
  • 4 jenis
  • 5 Patologi perubatan yang berkaitan dengan akuarium
  • 6 Rujukan

Perspektif sejarah

Dengan pemahaman asas dalam fisiologi dan mekanisme yang bergerak larutan melalui membran (aktif dan pasif), kita dapat merasakan bahawa pengangkutan air tidak menjadi masalah, dan keluar dari sel dengan resapan ringkas.

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

Doktor dan penyelidik Peter Agre menemui saluran protein pada tahun 1992, ketika bekerja dengan membran eritrosit. Terima kasih kepada penemuan ini, beliau memenangi (bersama rakan-rakannya), Hadiah Nobel pada tahun 2003. Aquaporin pertama ini dipanggil "Aquaporin 1".

Struktur

Bentuk aquaporin menyerupai satu jam, dengan dua bahagian simetri berorientasikan arah yang bertentangan. Struktur ini melintang membran lipid ganda sel.

Perlu menyebutkan bahawa bentuk aquaporin sangat khusus dan tidak menyerupai sebarang jenis protein lain yang menyeberang membran.

Susunan asid amino kebanyakannya kutub. Protein transmembran dicirikan dengan mempunyai segmen yang kaya dengan segmen helical alpha. Walau bagaimanapun, akuakultur kekurangan kawasan tersebut.

Terima kasih kepada menggunakan teknologi terkini, ia telah menjadi mungkin untuk menjelaskan secara terperinci struktur Porin: monomer adalah 24-30 KDA yang terdiri daripada enam helicoids segmentes dua segmen kecil sekitar sitoplasma dan disambungkan dengan satu liang kecil.

Monomer ini dikumpulkan ke dalam kumpulan empat unit, walaupun masing-masing boleh beroperasi secara bebas. Dalam kipas kecil, terdapat beberapa motif yang dipelihara, termasuk NPA.

Dalam sesetengah akuarium yang terdapat dalam mamalia (AQP4) agregasi yang lebih tinggi yang membentuk susunan kristal supramolekul.

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

Fungsi

Fungsi akuakultur adalah untuk mengantar pengangkutan air ke pedalaman sel sebagai tindak balas kepada kecerunan osmosis. Ia tidak memerlukan apa-apa jenis daya tambahan atau mengepam: air memasuki dan meninggalkan sel oleh osmosis, yang ditengah oleh aquaporin. Sesetengah varian juga membawa molekul gliserol.

Untuk menjalankan pengangkutan ini dan meningkatkan kebolehtelapan air dengan ketara, membran sel penuh dengan molekul aquaporin, dalam urutan ketumpatan 10,000 mikrometer persegi.

Fungsi dalam haiwan

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

Selain kepekatan air kencing, aquaporins terlibat dalam homeostasis keseluruhan cecair badan dalam fungsi otak, rembesan kelenjar, penghidratan kulit, kesuburan lelaki, penglihatan, pendengaran hanya untuk menyebut beberapa proses biologi.

Dalam eksperimen yang dilakukan pada tikus, disimpulkan bahawa mereka juga berpartisipasi dalam penghijrahan sel, peranan yang jauh dari pengangkutan air.

Fungsi dalam tumbuhan

Aquaporins kebanyakannya berbeza di dalam kerajaan tumbuhan. Dalam organisma ini, pengantara proses penting seperti peluh, pembiakan, metabolisme.

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

Fungsi dalam mikroorganisma

Walaupun akuarium terdapat dalam mikroorganisma, fungsi tertentu masih belum dijumpai.

Terutamanya kerana dua sebab: nisbah permukaan permukaan yang tinggi mikrob menganggap keseimbangan osmosis yang cepat (membuat akuarium tidak perlu) dan kajian penghapusan mikroba tidak menghasilkan fenotip yang jelas.

Walau bagaimanapun, spekulasi bahawa akuakultur boleh menawarkan beberapa perlindungan terhadap kejadian pembekuan dan pencairan berturut-turut, mengekalkan kebolehtelapan air dalam membran pada suhu rendah.

Jenis

Molekul aquaporin diketahui dalam pelbagai keturunan, baik dalam tumbuh-tumbuhan dan haiwan dan dalam organisma yang kurang kompleks, dan ini sama-sama menyerupai satu sama lain - kita mengandaikan bahawa mereka muncul awal evolusi.

Tumbuhan yang ditemui dalam kira-kira 50 molekul yang berbeza, manakala mamalia mempunyai hanya 13, diedarkan oleh pelbagai tisu termasuk tisu endothelial epitelium dan buah pinggang, paru-paru, kelenjar eksokrin dan organ-organ yang berkaitan dengan penghadaman.

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

Terdapat akuarium di dalam membran kulat, bakteria (seperti E. coli) dan dalam membran organel, seperti kloroplas dan mitokondria.

Patologi perubatan yang berkaitan dengan akuakultur

Pada pesakit yang mempunyai beberapa kecacatan dalam urutan aquaporin 2 hadir di sel-sel buah pinggang, mereka mesti mengambil lebih dari 20 liter air untuk mengekalkan diri mereka terhidrasi. Dalam kes-kes perubatan ini, tiada kepekatan air kencing yang mencukupi.

Kes yang bertentangan juga menyebabkan kes klinikal yang menarik: pengeluaran kelebihan aquaporin 2 menyebabkan pengekalan cecair yang berlebihan dalam pesakit.

Semasa tempoh kehamilan, terdapat peningkatan dalam sintesis akuakultur. Fakta ini menerangkan pengekalan cecair biasa pada ibu-ibu masa depan. Begitu juga, ketiadaan aquaporin 2 telah dikaitkan dengan kemunculan jenis diabetes tertentu.

Rujukan

  1. Brown, D. (2017). Penemuan saluran air (Aquaporins). Annals of Nutrition and Metabolism, 70(Suppl 1), 37-42.
  2. Campbell A, N., & Reece, J. B. (2005). Biologi. Perubatan Panamericana Editorial.
  3. Lodish, H. (2005). Biologi selular dan molekul. Perubatan Panamericana Editorial.
  4. Park, W., Scheffler, B.E., Bauer, P.J., & Campbell, B.T. (2010). Pengenalpastian keluarga gen akuinaporin dan ungkapan mereka dalam kapas tinggi (Gossypium hirsutum L.). Biologi tumbuhan BMC, 10(1), 142.
  5. Pelagalli, A., Squillacioti, C., Mirabella, N., & Meli, R. (2016). Aquaporins dalam kesihatan dan penyakit: Gambaran keseluruhan yang memberi tumpuan kepada usus spesies yang berlainan. Jurnal antarabangsa sains molekul, 17(8), 1213.
  6. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Kehidupan: Sains biologi. Perubatan Panamericana Editorial.
  7. Verkman, A. S. (2012). Aquaporin dalam perubatan klinikal. Kajian tahunan perubatan, 63, 303-316.
  8. Verkman, A. S., & Mitra, A. K. (2000). Struktur dan fungsi saluran air aquaporin. American Journal of Physiology-Renal Physiology, 278(1), F13-F28.
  9. Verkman, A.S. (2013). Aquaporins. Biologi semasa, 23 (2), R52-5.