UNIPORTE: TRANSPORT GENNEM MEMBRANER, EGENSKABER - BIOLOGI - 2025

Udtrykket uniport bruges i biologi til at beskrive transporten af ​​individuelle molekyler i en enkelt retning over en cellemembran og ned af dens koncentrationsgradient (lettet transport).

Denne type transport gennem membraner, som pålægger en selektiv permeabilitetsbarriere, antager opretholdelsen af ​​et mere eller mindre konstant intracellulært miljø, som tillader etablering af mange cellulære funktioner, der afhænger af fine molekylære og energibalancer.

Representativt plan for Uniporte-transporten (Kilde: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

Kommunikation mellem celler såvel som mellem celler og miljøet, der omgiver dem, er en vigtig proces for livet for alle organismer og afhænger i vid udstrækning af en gruppe transmembranproteiner kendt som "transportproteiner".

Disse proteiner er ansvarlige for transport af de stoffer, der på grund af deres kemiske natur ikke let kan krydse membraner, såsom ioner og vandopløselige molekyler, såsom aminosyrer og glukose.

Det skal bemærkes, at transporten af ​​denne type molekyler fra eller til ydersiden af ​​cellen, eller fra cytosol til lumen af ​​en organel, er formidlet af specifikke transporterproteiner, der er i stand til at "genkende" eller identificere det underlag, de skal transportere.

Transport over membraner

Nogle forfattere mener, at der er tre typer transportører i cellemembraner: pumper, kanalproteiner og transporterproteiner.

- Pumper

Pumpene er proteiner, der transporterer små molekyler mod deres koncentrationsgradienter eller deres elektriske potentiale, og gør brug af den energikraft, der kommer fra hydrolysen af ​​ATP (de er ATPaser). Disse proteiner udfører det, der kaldes "aktiv transport", da det kræver energi.

- Kanalproteiner

Kanalproteiner letter transporten af ​​forskellige ioner og vand til fordel for deres koncentrationsgradient eller deres elektriske potentiale. De består af "kanaler" dannet af proteiner, der krydser membranen i hele dens tykkelse, gennem hvilke molekylerne bevæger sig med høj hastighed.

Der er kanalproteiner, der er permanent åbne, mens andre kan lukkes, hvilket åbner op for specielle stimuli.

- Transportproteiner

De bærerproteiner er en klasse af proteiner, som letter bevægelsen af mange ioner og molekyler over biologiske membraner.

Disse proteiner interagerer direkte med de underlag, de transporterer, og denne interaktion genererer konformationelle ændringer i deres struktur, så transport er delikat selektiv og langsommere end de to andre beskrevne typer.

Typer af bæreproteiner

I den videnskabelige litteratur er det almindeligt at finde tekster, der refererer til tre typer transporterproteiner: symportører, antibærere og unibærere.

Symporten og antisporten har at gøre med den samtidige bevægelse af to molekyler. Dette kobler bevægelsen af ​​en af ​​dem mod dens koncentrationsgradient eller det elektriske potentiale med bevægelsen af ​​den anden (eller mere) til fordel for dens gradient (normalt ioner).

Specifikt samarbejder symport med transporten af ​​to molekyler i samme retning, mens antistøtte involverer bevægelse af et molekyle i en retning og en anden i den modsatte retning.

Uniporten er den enkleste klasse af membrantransport, da den består af transporten af ​​et enkelt molekyle ad gangen og til fordel for dets koncentrationsgradient, så det kan siges, at det på en eller anden måde letter enkel diffusion.

Unicarrier-proteiner er for eksempel sådanne som dem, der overfører sukkerarter, aminosyrer og nukleotider udefra til indersiden af ​​dyreceller.

Nogle bakterier, planter og lavere eukaryoter har repræsentanter for en superfamilie af bæreproteiner, hvis medlemmer katalyserer både unport, symport og antport. Denne superfamilie er kendt som den "største facilitator-superfamilie."

egenskaber

Unicarrier-proteiner fremskynder bevægelsen af ​​molekyler fra den ene side af plasmamembranen til den anden.

Denne bevægelse er energisk gunstig, da molekylerne transporteres til fordel for deres koncentrationsgradient, dvs. fra hvor der er "mere" til hvor der er "mindre". Af denne grund betragtes uniport ofte som en type lettet diffusion eller lettere transport.

Nogle specifikke karakteristika skelner mellem denne type transport:

- Hastigheden for passage af et molekyle fra den ene side til den anden til fordel for dets gradient gennem et unicarrier-protein er større end det, der ville ske ved simpel diffusion.

- Som med al transport, der katalyseres af transportører (inklusive symport og antport), er uniport specifik, da hvert protein genkender et bestemt molekyle.

- I modsætning til enkel diffusion forekommer uniport i specielle membransteder (hvor transporterproteiner findes), og da der er et begrænset antal proteiner, har det en maksimal hastighed, defineret af antallet af transportører og koncentrationen af det underlag, der transporteres.

typer

Unicarrier-proteiner kan ifølge Woelfersberger (1994) klassificeres som kanaler og som transportører eller "bærere".

Kanaler

Som det kan forstås af den foregående erklæring, falder kanalproteiner under klassificeringen af ​​unicarrier-transporterproteiner. Disse typer proteiner er dybest set hydrofile porer (relateret til vand), der krydser membranen, og gennem hvilke vand og andre opløste stoffer kan bevæge sig ved diffusion, da det forekommer til fordel for deres koncentrationsgradient.

Det indre eller lumen i hver proteinkanal er organiseret i membranen på en sådan måde, at den er tilgængelig på hver side af membranen på samme tid.

Transportører eller

Transportører eller bærere er også transmembrane proteiner, der danner en slags kanal gennem hele cellemembranernes tykkelse. Selvom de har substratbindingssteder på begge sider af membranen, udsættes de imidlertid ikke samtidig.

Af denne grund kan transportører lette bevægelse i begge retninger og også modtransport, hvorimod kanalproteiner ikke kan.

eksempler

Blandt de mest repræsentative eksempler på uniport er tilfældet med glukosetransport over plasmamembranen hos pattedyrceller. Denne transport katalyseres af en gruppe proteiner kendt som GLUT (til forkortelsen på engelsk af Glucose Transporters).

Krystallstruktur af GLUT1, en glukosetransportør af membranerne i pattedyrs dyreceller (Kilde: A2-33 via Wikimedia Commons)

De er transmembrane proteiner sammensat af en peptidkæde, der krydser plasmamembranen mindst 12 gange, og som har bindingssteder for glukose både udvendigt og indvendigt.

Denne type protein har to konformationer, den ene, når den ikke er bundet til glukose, og den anden når den er bundet til den. Konformationelle ændringer i disse proteiner er reversible og tilfældige og afhænger af bindingen af ​​glukose.

Derudover katalyserer de transport i begge retninger, afhængigt af glukosekoncentrationen på den ene eller den anden side af membranen.

Referencer

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (6. udg.). New York: Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. udg.). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anionuniport i plantemitokondrier formidles af en Mg2 + -følsom indre anionkanal. Journal of Biologisk Kemi, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters og antiporters. Journal of Experimental Biology, 196, 5-6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -afhængig transport (uniport) af aminosyrer og glukose i pattedyrceller. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). En vigtig superfamilie af transmembrane facilitatorer, der katalyserer uniport, symport og antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13-20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Coatproteiner: formning af membrantransport. Nature Reviews, 4 (May), 409–414