Lexikon der Biologie



Carrier



Wirkungsweise der Carrier-Proteine



Bewegliche Carrier, die sich mit dem zu transportierenden Substrat durch die Membran bewegen, treten nur künstlich als Transportantibiotika (Ionophore) auf. Die natürlichen Carrier-Proteine sind Transmembranproteine, die durch eine entsprechende Anordnung der amphipathischen Helices (monomer oder oligomer) hydrophile Kanäle in der Membran schaffen. Viele Carrier-Proteine weisen 6 oder 12 Membrandurchgänge auf, wobei letztere vermutlich eine Duplikatur der Grundeinheit mit 6 Durchgängen darstellen. Selten findet man Kanäle, die von β-Faltblättern gebildet werden (wie z. B. bei Porinen). Diese integralen Proteine wirken durch Bindung bzw. Lösung der zu transportierenden Stoffe an der jeweiligen Membranseite. Man geht davon aus, daß die Bindestellen für die zu transportierenden Moleküle aufgrund von zyklischen Konformationsänderungen (Konformation) abwechselnd nach der Innen- und Außenseite der Membran gerichtet sind, wobei die Orientierung der Carrier-Proteine in der Membran jedoch fixiert bleibt und keine Rotation oder Diffusion der Carrier-Proteine durch die Membran erforderlich ist. Auf diese Weise kann ein Molekül, das auf einer Membranseite gebunden wird, allein durch Konformationsänderung des betreffenden Carrier-Proteins der gegenüberliegenden Membranseite zugekehrt werden, wo es sich vom Carrier-Protein ablöst und damit durch die Membran transportiert ist. Der Carrier geht anschließend in seine Ausgangskonformation zurück, um ein weiteres Molekül transportieren zu können. Ein derartiger Transport kann mit oder entgegen dem Konzentrationsgradienten erfolgen. Beispielsweise nehmen die meisten tierischen Zellen Glucose durch passiven Transport (als Uniport) aus der extrazellulären Flüssigkeit auf, wo der Zucker in relativ hoher Konzentration vorliegt. Diese Aufnahme erfolgt mit Hilfe von Glucose-Translokatoren, permanent vorhandenen Transmembrankanälen, die mit hydrophilen Aminosäuren ausgekleidet sind. Durch Kopplung des Transportmechanismus an ATP-Hydrolyse (Adenosintriphosphatasen) oder an den gleichzeitigen Transport (Cotransport) von Ionen wie H+ (Wasserstoff), Na+ (Natrium), K+ (Kalium) in gleicher (Symport) oder entgegengesetzter (Antiport) Richtung können mit Hilfe von Carrier-Proteinen Stoffe auch gegen ein Konzentrationsgefälle transportiert werden (aktiver Transport). Die auf dem Prinzip der Osmose beruhenden Transportvorgänge der Carrier sind – ebenso wie enzymatische Vorgänge – durch KM- und v-Werte (Enzyme) charakterisiert. Der Carrier-Transport zeigt eine Sättigungscharakteristik und kann unreguliert (z. B. der Glucose-Translokator der Erythrocyten) oder reguliert (z. B. der spannungsabhängige Natriumkanal [Natriumkanäle] der Nervenzellen) ablaufen. Werden bei einem Transport die Nettoladungen verschoben und damit das Membranpotential verändert, so spricht man von einem elektrogenen Transport.





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