Integraalinen kalvoproteiini

Integraaliset kalvoproteiinit kuuluvat solukalvon rakenteeseen ja ne voivat sijaita osittain solukalvoon hautautuneina tai ne voivat lävistää kalvon jopa useita kertoja. Kalvon läpäisevät integraalisen proteiinin osat ovat muodostuneet hydrofobisista aminohapoista. Integraalisia proteiineja ovan ionikanavat, ionipumput, reseptorit ja rakenneproteiinit. Integraaliset proteiinit ovat useimmiten glykoproteiineja.

Integraaliset kalvoproteiinit luokitellaan kolmeen ryhmään sen mukaan miten niiden funktionaaliset ryhmät ovat asettuneet solukalvoon nähden. Tyyppi I:n proteiinien typpiryhmä on soluvälitilassa ja karboksyyliryhmä sytoplasman puolella, kun taas tyyppi II:n proteiinien ryhmät ovat toisin päin. Tyyppi III:n proteiinit läpäisevät kalvon useita kertoja.

Ionikanavat

Ionikanavia toimivat ionien kulkureittinä, koska varatut molekyylit eivät voi läpäistä solukalvoa. Ne ovat hyvin selektiivisiä eli vain tietyt ionit voivat kulkea kanavan läpi. Kanavat ovat hyvin tehokkaita.

Ionikanavia on useita erilaisia ja useimmiten ne lajitellaan porttirakenteensa mukaan. Vuotokanava on ionikanava, joka on auki suurimman osan ajasta. Jännitteestä riippuvat ionikanavat aukeavat, kun solukalvon jännitteessä tapahtuu muutoksia. Ligandista riippuvat kanavat aukeavat, kun tietty molekyyli sitoutuu kanavan porttirakenteeseen.

Ionipumput

Ionipumput siirtävät ioneja solusta sisään tai ulos, johon ne tarvitsevat energiaa. Energia saadaan ATP:n eli adenosiinitrifosfaatin hydrolysoituessa ADP:ksi eli adenosiinidifosfaatiksi.

Tärkein ionipumppu ja solukalvon proteiini on natrium-kaliumpumppu eli Na-K-ATPaasi, joka kuljettaa natriumia ulos solusta ja kaliumia solun sisään. Pumpun sytoplasman puoleiseen osaan sitoutuu kolme natriumionia ja ATP-molekyyli kun taas pumpun solun ulkopuoliseen osaan sitoutuu kaksi kaliumionia. ATP:n hydrolysoituessa vapautuu energiaa, jolloin pumpun muoto muuttuu siten, että kolme natriumionia kulkeutuu solusta ulos ja kaksi kaliumionia solun sisään. Na-K-ATPaasi pitää yllä solun lepojännitettä.

Reseptorit

Reseptorit tunnistavat solun ulkopuolelta tiettyjä molekyylejä, joita ne sitovat itseensä. Solukalvon lävistävät proteiinin osat välittävät tiedon sitoutumisesta solun sisään, jolloin solukalvon sytoplasman puoleiseen osaan liittyneet entsyymit aktivoituvat. Entsyymien aktivoitumisesta seuraa useimmiten syklisen adenosiinmonofosfaatin ja guanosiinimonofosfaatin muodostuminen ATP:n ja GTP:n välityksellä. Sykliset monofosfaatit aktivoivat proteiinikinaaseja ja muuta solun toimintaa, joka saattaa aiheuttaa solulle tyypilliseen vasteen. Reseptoriin kiinnittyvää molekyyliä kutsutaan ensiölähetiksi ja syklisiä monofosfaatteja toisioläheteiksi.

Rakenneproteiinit

Rakenneproteiineja esiintyy solukalvossa solujen välisten liitosten kohdalla (desmosomi, aukkoliitos, tiivis liitos ja vyöliitos) sekä solun ja soluväliaineen liitoskohdassa (hemidesmosomi).

Solubiologia