आयन ट्रांसपोर्टर

जीव विज्ञान में, एक ट्रांसपोर्टर एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन होता है जो कई अलग-अलग जैविक कार्यों को पूरा करने के लिए एक जैविक झिल्ली में आयनों (या अन्य छोटे अणुओं) को स्थानांतरित करता है, जिसमें सेलुलर संचार, होमोस्टैसिस को बनाए रखना, ऊर्जा उत्पादन आदि शामिल हैं। पंप, यूनिपोर्टर्स, एंटीपोर्टर्स और सिम्पोर्टर्स सहित विभिन्न प्रकार के ट्रांसपोर्टर हैं। सक्रिय ट्रांसपोर्टर या आयन पंप ट्रांसपोर्टर होते हैं जो विभिन्न स्रोतों से ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं - जिसमें एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी), सूरज की रोशनी और अन्य रिडॉक्स प्रतिक्रियाएं शामिल हैं - एक आयन को इसकी एकाग्रता ढाल को पंप करके संभावित ऊर्जा में। इस संभावित ऊर्जा का उपयोग द्वितीयक ट्रांसपोर्टरों द्वारा किया जा सकता है, जिसमें आयन वाहक और आयन चैनल शामिल हैं, एटीपी संश्लेषण जैसे महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रियाओं को चलाने के लिए।

यह पृष्ठ मुख्य रूप से आयन ट्रांसपोर्टरों पर केंद्रित है जो पंप के रूप में कार्य करते हैं, नकारात्मक परिवहन अणुओं को सुगम प्रसार के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए भी कार्य कर सकते हैं। सुगम प्रसार के लिए एटीपी की आवश्यकता नहीं होती है और अणुओं को अनुमति देता है, जो इन प्रोटीन ट्रांसपोर्टरों के माध्यम से अपने एकाग्रता ढाल को फैलाने के लिए झिल्ली (निष्क्रिय परिवहन) में जल्दी से फैलाने में असमर्थ हैं। उचित सेल फ़ंक्शन के लिए आयन ट्रांसपोर्टर आवश्यक हैं और इस प्रकार वे सेल द्वारा अत्यधिक विनियमित होते हैं और विभिन्न तरीकों का उपयोग करके शोधकर्ताओं द्वारा अध्ययन किया जाता है। सेल विनियमों और अनुसंधान विधियों के कुछ उदाहरण दिए जाएंगे। फ़ाइल: चित्र 2.jimmyjohnslaser2.pdf|thumb|543x543px

वर्गीकरण और असंबद्धता
आयन ट्रांसपोर्टरों को झिल्ली परिवहन प्रोटीन के आयन ट्रांसपोर्टर सुपरफैमिली के रूप में वर्गीकृत किया जाता है जिसमें ट्रांसपोर्टरों के 12 परिवार होते हैं। ये परिवार परिवहन वर्गीकरण (टीसी) प्रणाली का हिस्सा हैं, जिसका उपयोग इंटरनेशनल यूनियन ऑफ बायोकैमिस्ट्री एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी (IUBMB) द्वारा किया जाता है और इन्हें ट्रांसपोर्ट किए जा रहे सबस्ट्रेट्स, परिवहन तंत्र, उपयोग किए जाने वाले ऊर्जा स्रोत और विशेषताओं के अनुसार समूहीकृत किया जाता है। प्रत्येक प्रोटीन को बनाने वाले डीएनए अनुक्रमों की तुलना करके भी। सबसे महत्वपूर्ण एकीकृत कारक सब्सट्रेट की आवेशित प्रकृति है जो एक आयन के परिवहन को इंगित करता है न कि एक तटस्थ प्रजाति को। आयन ट्रांसपोर्टर आयन चैनलों से काफी भिन्न होते हैं। चैनल छिद्र होते हैं जो झिल्ली के माध्यम से चलते हैं, जबकि ट्रांसपोर्ट प्रोटीन होते हैं जिन्हें बदलने के लिए आकार बदलना चाहिए कि यह झिल्ली के किस तरफ खुला है, इस वजह से ट्रांसपोर्टर चैनलों की तुलना में गतिमान अणुओं में बहुत धीमे होते हैं।

एक इलेक्ट्रोकेमिकल ढाल या एकाग्रता ढाल दो अलग-अलग क्षेत्रों में एक रासायनिक अणु या आयन की एकाग्रता में अंतर है। संतुलन पर दोनों क्षेत्रों में आयन की सांद्रता समान होगी, इसलिए यदि सांद्रता में अंतर है तो आयन सांद्रता प्रवणता या उच्च सांद्रता से कम सांद्रता की ओर बहने की कोशिश करेंगे। आयन चैनल विशिष्ट आयनों को अनुमति देता है जो सेल झिल्ली के दोनों तरफ सांद्रता को बराबर करते हुए, उनकी एकाग्रता प्रवणता को प्रवाहित करने के लिए चैनल में फिट होंगे। आयन चैनल और आयन ट्रांसपोर्टर इसे सुगम प्रसार के माध्यम से पूरा करते हैं जो एक प्रकार का निष्क्रिय परिवहन है। हालांकि, केवल आयन ट्रांसपोर्टर भी सक्रिय परिवहन कर सकते हैं, जिसमें आयनों को उनके एकाग्रता ढाल के खिलाफ चलना शामिल है। एटीपी जैसे ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करते हुए, आयन ट्रांसपोर्टर आयनों को उनकी एकाग्रता प्रवणता के खिलाफ स्थानांतरित करने में सक्षम होते हैं, जो तब माध्यमिक ट्रांसपोर्टरों या अन्य प्रोटीनों द्वारा ऊर्जा के स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

प्राथमिक ट्रांसपोर्टर
प्राथमिक ट्रांसपोर्टर Na जैसे आयनों के परिवहन के लिए ऊर्जा का उपयोग करते हैं +, के+, और सीए2+ एक कोशिका झिल्ली के आर-पार और सघनता प्रवणता बना सकते हैं। यह परिवहन एटीपी को ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग कर सकता है या इसका उपयोग पौधों में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला जैसे तरीकों से एटीपी उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

सक्रिय ट्रांसपोर्टर
ट्रांसपोर्टर जो एटीपी का उपयोग करते हैं, एटीपी में ऊर्जा को एकाग्रता ढाल के रूप में संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। वे आयन को कम सांद्रता से उच्च सांद्रता तक ले जाने के लिए एटीपी का उपयोग करते हैं। ATP का उपयोग करने वाले प्रोटीन के उदाहरण P-प्रकार के ATPases हैं जो Na को स्थानांतरित करते हैं +, के+, और सीए2+ फास्फारिलीकरण द्वारा आयन, ए-टाइप एटीपीसेस जो आयनों को स्थानांतरित करते हैं, और एटीपी-बाध्यकारी कैसेट ट्रांसपोर्टर (एटीपी बाइंडिंग कैसेट ट्रांसपोर्टर) जो अणुओं के एक व्यापक सेट को ट्रांसपोर्ट करते हैं। P-टाइप ATPase के उदाहरणों में शामिल हैं NaKATPase|Na+/के+-ATPase जिसे जानूस किनसे-2 द्वारा नियंत्रित किया जाता है साथ ही प्लाज्मा झिल्ली Ca2+ ATPase|Ca2+ ATPase जो ADP और ATP सांद्रता के प्रति संवेदनशीलता प्रदर्शित करता है पी ग्लाइकोप्रोटीन मानव शरीर में एबीसी ट्रांसपोर्ट बाइंडिंग प्रोटीन का एक उदाहरण है।

एटीपी उत्पादक ट्रांसपोर्टर
एटीपी उत्पादक ट्रांसपोर्टर एटीपी यूटिलाइजिंग ट्रांसपोर्टर के विपरीत दिशा में चलते हैं। ये प्रोटीन आयनों को उच्च से निम्न सांद्रता में ढाल के साथ ले जाते हैं लेकिन इस प्रक्रिया में एटीपी का निर्माण होता है। एटीपी उत्पन्न करने के लिए एकाग्रता ढाल के रूप में संभावित ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। जानवरों में, यह एटीपी संश्लेषण माइटोकॉन्ड्रिया में एफ-एटीपीस| यह प्रक्रिया ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण नामक प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला का उपयोग करती है। V-ATPase|V-type ATPase, F-type ATPase के विपरीत कार्य करता है और इसका उपयोग पौधों में प्रोटॉन ग्रेडिएंट बनाने के लिए ATP को हाइड्रोलाइज़ करने के लिए किया जाता है। इसके उदाहरण लाइसोसोम हैं जो क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान V-ATPase|V-type ATPase अम्लीकृत पुटिकाओं या पौधों की रसधानियों का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया को पीएच जैसे विभिन्न तरीकों से नियंत्रित किया जा सकता है।

माध्यमिक ट्रांसपोर्टर
फाइल:सोडियम ग्लूकोज सिम्पॉर्टर ऑल इन वन.पीडीएफ|थंब|233x233पीएक्स|ना+ ग्लू सिंपोर्टर द्वितीयक ट्रांसपोर्टर भी आयनों (या छोटे अणुओं) को सघनता प्रवणता के विरुद्ध परिवहन करते हैं - कम सांद्रता से उच्च सांद्रता तक - लेकिन प्राथमिक ट्रांसपोर्टरों के विपरीत जो सांद्रता प्रवणता बनाने के लिए एटीपी का उपयोग करते हैं, द्वितीयक ट्रांसपोर्टर प्राथमिक ट्रांसपोर्टरों द्वारा बनाई गई सांद्रता प्रवणता से संभावित ऊर्जा का उपयोग करते हैं। आयनों का परिवहन करना। उदाहरण के लिए, सोडियम-ग्लूकोज ट्रांसपोर्ट प्रोटीन | सोडियम-निर्भर ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर छोटी आंत और किडनी में पाया जाता है, जो सोडियम पोटेशियम पंप (जैसा कि ऊपर बताया गया है) सेल में ग्लूकोज ले जाने में मदद करने के लिए सेल में बनाए गए सोडियम ग्रेडिएंट का उपयोग करता है। ऐसा तब होता है जब सोडियम अपनी सघनता प्रवणता को नीचे प्रवाहित करता है जो ग्लूकोज को उसकी सघनता प्रवणता को वापस कोशिका में धकेलने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करता है। यह छोटी आंत और किडनी में ग्लूकोज खोने से रोकने के लिए महत्वपूर्ण है। सोडियम-ग्लूकोज सिम्पॉर्टर जैसे संकेतक एक आयन को उसकी सघनता प्रवणता के साथ परिवहन करते हैं, और वे एक ही दिशा में एक दूसरे अणु के परिवहन को जोड़ते हैं। एंटीपोर्टर्स एक अणु की सांद्रता प्रवणता का उपयोग अपनी सांद्रता प्रवणता को ऊपर ले जाने के लिए भी करते हैं लेकिन युग्मित अणु को विपरीत दिशा में ले जाया जाता है।

विनियमन
आयन ट्रांसपोर्टरों को विभिन्न तरीकों से नियंत्रित किया जा सकता है जैसे फास्फोराइलेशन, एलोस्टेरिक अवरोध या सक्रियण, और आयन एकाग्रता के प्रति संवेदनशीलता। फॉस्फेट समूह या फॉस्फेटेस को डिफॉस्फोराइलेशन में जोड़ने के लिए प्रोटीन किनेज का उपयोग करना प्रोटीन ट्रांसपोर्टर की गतिविधि को बदल सकता है। फॉस्फेट समूह के जुड़ने से प्रोटीन सक्रिय होता है या बाधित होता है, यह विशिष्ट प्रोटीन पर निर्भर करता है। एलोस्टेरिक निषेध के साथ, नियामक लिगैंड नियामक साइट में बंध सकता है और या तो ट्रांसपोर्टर को बाधित या सक्रिय कर सकता है। आयन ट्रांसपोर्टरों को समाधान में आयन की एकाग्रता (जरूरी नहीं कि आयन इसे स्थानांतरित करता है) द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला एच की उपस्थिति से नियंत्रित होती है+ आयन (pH) विलयन में।

पैच दबाना
एक पैच क्लैंप एक इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी तकनीक है जो कोशिकाओं में चैनलों और ट्रांसपोर्टरों का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाती है जो उनके माध्यम से चलती है। चैनलों और ट्रांसपोर्टरों के अस्तित्व में आने से पहले इस तकनीक को हॉजकिन और हक्सले द्वारा सिद्ध किया गया था। पैच क्लैम्पिंग विरासत पर इसके ज़बरदस्त काम के अलावा जारी है और आमतौर पर शोधकर्ताओं द्वारा अभी भी आयन ट्रांसपोर्टरों का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है और पर्यावरण और लिगेंड ट्रांसपोर्टर के कार्य को कैसे प्रभावित करते हैं।

एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी | एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी
एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी एक अविश्वसनीय उपकरण है जो प्रोटीन की संरचना को देखने की अनुमति देता है, हालांकि, यह केवल एक प्रोटीन संरचना का एक स्नैपशॉट है। ट्रांसपोर्ट प्रोटीन की संरचना शोधकर्ताओं को यह समझने की अनुमति देती है कि कैसे और क्या ट्रांसपोर्टर झिल्ली के पार अणुओं को स्थानांतरित करने के लिए करता है।

फोटोब्लीचिंग के बाद फ्लोरेसेंस रिकवरी
फोटोब्लीचिंग (एफआरएपी) के बाद प्रतिदीप्ति एक झिल्ली में लिपिड या प्रोटीन के प्रसार को ट्रैक करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। इस तकनीक का उपयोग सेल में ट्रांसपोर्टरों की गतिशीलता और कोशिका झिल्ली में लिपिड डोमेन और लिपिड राफ्ट के साथ इसकी बातचीत को बेहतर ढंग से समझने के लिए किया जाता है।

पहले अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण
फ़ॉर्स्टर अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (FRET) एक ऐसी तकनीक है जो प्रतिदीप्ति का उपयोग करके ट्रैक करती है कि दो प्रोटीन एक दूसरे के कितने करीब हैं। इसका उपयोग ट्रांसपोर्टरों के अध्ययन में यह देखने के लिए किया गया है कि वे अन्य सेलुलर प्रोटीन के साथ कैसे बातचीत करते हैं।

यह भी देखें

 * सक्रिय ट्रांसपोर्ट
 * आयन परिवहन संख्या
 * आयन ट्रांसपोर्टर सुपरफैमिली
 * झिल्ली परिवहन प्रोटीन
 * ट्रांसपोर्ट प्रोटीन

बाहरी संबंध

 * D12.776.157.530.450; D12.776.543.585.450
 * The Transporter substrate database (TSdb)