- Transport over membraner
- - Pumper
- - Kanalproteiner
- - Transportproteiner
- Typer bærerproteiner
- kjennetegn
- typer
- kanaler
- Transportører eller
- eksempler
- referanser
Begrepet uniport brukes i biologi for å beskrive transport av individuelle molekyler i en enkelt retning over en cellemembran og nedover dens konsentrasjonsgradient (forenklet transport).
Denne typen transport gjennom membraner, som pålegger en selektiv permeabilitetsbarriere, innebærer opprettholdelse av et mer eller mindre konstant intracellulært miljø, som gjør det mulig å etablere mange cellulære funksjoner som er avhengige av fine molekylære og energibalanser.
Representativt opplegg for Uniporte-transporten (Kilde: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)
Kommunikasjon mellom celler, så vel som mellom celler og omgivelsene som omgir dem, er en essensiell prosess for levetiden til alle organismer og avhenger i stor grad av en gruppe transmembranproteiner kjent som "transporterproteiner".
Disse proteinene er ansvarlige for å transportere de stoffene som på grunn av sin kjemiske natur ikke lett kan krysse membraner, for eksempel ioner og vannoppløselige molekyler som aminosyrer og glukose.
Det skal bemerkes at transporten av denne typen molekyler fra eller til utsiden av cellen, eller fra cytosol til lumen til en eller annen organelle, er formidlet av spesifikke transportørproteiner, som er i stand til å "gjenkjenne" eller identifisere underlaget de må transportere.
Transport over membraner
Noen forfattere vurderer at det er tre typer transportører i cellemembraner: pumper, kanalproteiner og transporterproteiner.
- Pumper
Pumpene er proteiner som transporterer små molekyler mot konsentrasjonsgradientene eller det elektriske potensialet deres, og benytter seg av energikraften fra hydrolyse av ATP (de er ATPaser). Disse proteinene utfører det som kalles "aktiv transport", siden det krever energi.
- Kanalproteiner
Kanalproteiner letter transporten av forskjellige ioner og vann til fordel for deres konsentrasjonsgradient eller deres elektriske potensiale. De består av "kanaler" dannet av proteiner som krysser membranen i hele tykkelsen, gjennom hvilken molekylene beveger seg med høy hastighet.
Det er kanalproteiner som er permanent åpne, mens andre kan lukkes, noe som åpner seg for spesielle stimuli.
- Transportproteiner
De bærerproteiner er en klasse av proteiner som letter bevegelsen av mange ioner og molekyler gjennom biologiske membraner.
Disse proteiner interagerer direkte med underlagene de transporterer, og denne interaksjonen genererer konformasjonsendringer i strukturen, slik at transport er delikat selektiv og tregere enn de to andre beskrevne typene.
Typer bærerproteiner
I den vitenskapelige litteraturen er det vanlig å finne tekster som refererer til tre typer transporterproteiner: symportører, antibærere og unibærere.
Symporten og antisporten har å gjøre med samtidig bevegelse av to molekyler. Dette kobler bevegelsen til en av dem mot konsentrasjonsgradienten eller det elektriske potensialet med bevegelsen til den andre (eller mer) til fordel for dens gradient (vanligvis ioner).
Konkret samarbeider symport med transport av to molekyler i samme retning, mens antistøtte innebærer bevegelse av et molekyl i en retning og en annen i motsatt retning.
Uniporten er den enkleste klassen av membrantransport, siden den består av transport av et enkelt molekyl av gangen og til fordel for dens konsentrasjonsgradient, så det kan sies at det på en eller annen måte letter enkel diffusjon.
Unicarrier-proteiner er for eksempel de som overfører sukker, aminosyrer og nukleotider fra utsiden til innsiden av dyreceller.
Noen bakterier, planter og lavere eukaryoter har representanter for en superfamilie av bærerproteiner, hvis medlemmer katalyserer både unport, symport og antport. Denne superfamilien er kjent som "hovedfasilitatorens superfamilie."
kjennetegn
Unicarrier-proteiner akselererer bevegelsen av molekyler fra den ene siden av plasmamembranen til den andre.
Denne bevegelsen er energisk gunstig, siden molekylene transporteres til fordel for deres konsentrasjonsgradient, det vil si fra der det er "mer" til der hvor det er "mindre". Av denne grunn regnes ofte uniport som en type forenklet diffusjon eller forenklet transport.
Noen spesifikke kjennetegn skiller denne typen transport:
- Hastigheten for passering av et molekyl fra en side til en annen, til fordel for dets gradient gjennom et unicarrier-protein, er større enn det som ville oppstå ved enkel diffusjon.
- Som for all transport som katalyseres av transportører (inkludert symport og antport), er uniport spesifikt, siden hvert protein gjenkjenner et bestemt molekyl.
- I motsetning til enkel diffusjon, forekommer uniport i spesielle membransteder (der transporterproteinene finnes), og siden det er et begrenset antall proteiner, har den en maksimal hastighet, definert av antall transportører og konsentrasjonen av underlaget som transporteres.
typer
Unicarrier-proteiner kan ifølge Woelfersberger (1994) klassifiseres som kanaler og som transportører eller "bærere".
kanaler
Som det kan forstås fra forrige utsagn, faller kanalproteiner under klassifiseringen av unicarrier transporterproteiner. Disse typer proteiner er i utgangspunktet hydrofile porer (relatert til vann) som krysser membranen og gjennom hvilke vann og andre oppløste stoffer kan bevege seg ved diffusjon, siden det skjer til fordel for deres konsentrasjonsgradient.
Det indre eller lumen av hver proteinkanal er organisert i membranen på en slik måte at den er tilgjengelig på hver side av membranen samtidig.
Transportører eller
Transportører eller bærere er også transmembranproteiner som danner en slags kanal gjennom hele cellemembranens tykkelse. Selv om de har substratbindingssteder på begge sider av membranen, blir de imidlertid ikke utsatt samtidig.
Av denne grunn kan transportører lette bevegelse i begge retninger og også mottransport, mens kanalproteiner ikke kan.
eksempler
Blant de mest representative eksemplene på uniport er tilfelle av glukosetransport over plasmamembranen til pattedyrceller. Denne transporten katalyseres av en gruppe proteiner kjent som GLUT (for akronymet på engelsk av Glucose Transporters).
Krystallstruktur av GLUT1, en glukosetransportør av dyredyrcellemembraner fra pattedyr (Kilde: A2-33 via Wikimedia Commons)
De er transmembrane proteiner sammensatt av en peptidkjede som krysser plasmamembranen minst 12 ganger, og som har bindingssteder for glukose både på utsiden og innsiden.
Denne typen proteiner har to konformasjoner, den ene når den ikke er bundet til glukose og en annen når den er bundet til den. Konformasjonsendringene i disse proteinene er reversible og tilfeldige og avhenger av bindingen av glukose.
I tillegg katalyserer de transport i begge retninger, avhengig av glukosekonsentrasjonen på den ene eller den andre siden av membranen.
referanser
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Molecular Biology of the Cell (6. utg.). New York: Garland Science.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. utg.). Freeman, WH & Company.
- Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anionuniport i plantemitokondrier er mediert av en Mg2 + -følsom anionkanal for indre membran. Journal of Biologisk kjemi, 267 (5), 3079-3087.
- Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters og antiporters. Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
- Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -avhengig transport (uniport) av aminosyrer og glukose i pattedyrceller. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
- Marger, MD, & Saier, MH (1993). En stor superfamilie av transmembranfasilitatorer som katalyserer uniport, symport og antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
- Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Coatproteiner: forme membrantransport. Nature Reviews, 4 (May), 409–414