UNIPORTE: TRANSPORT GENOM MEMBRAN, EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

Termen uniport används i biologi för att beskriva transporten av enskilda molekyler i en enda riktning över ett cellmembran och ner dess koncentrationsgradient (underlättad transport).

Denna typ av transport genom membran, som ålägger en selektiv permeabilitetsbarriär, förutsätter upprätthållandet av en mer eller mindre konstant intracellulär miljö, vilket möjliggör etablering av många cellulära funktioner som är beroende av fina molekylära och energibalanser.

Representativt system för Uniporte-transporten (Källa: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

Kommunikation mellan celler, såväl som mellan celler och miljön som omger dem, är en väsentlig process för livet för alla organismer och beror till stor del på en grupp transmembranproteiner som kallas "transportproteiner".

Dessa proteiner ansvarar för att transportera de ämnen som på grund av sin kemiska natur inte lätt kan korsa membran, till exempel joner och vattenlösliga molekyler som aminosyror och glukos.

Det bör noteras att transporten av denna typ av molekyler från eller till utsidan av cellen, eller från cytosolen till lumen hos en organell, medieras av specifika transportörproteiner, som kan "känna igen" eller identifiera det underlag som de måste transportera.

Transport över membran

Vissa författare anser att det finns tre typer av transportörer i cellmembran: pumpar, kanalproteiner och transporterproteiner.

- Pumpar

Pumparna är proteiner som transporterar små molekyler mot deras koncentrationsgradienter eller deras elektriska potential och utnyttjar den energikraften som kommer från hydrolysen av ATP (de är ATPaser). Dessa proteiner utför vad som kallas "aktiv transport", eftersom det kräver energi.

- Kanalproteiner

Kanalproteiner underlättar transport av olika joner och vatten till förmån för deras koncentrationsgradient eller deras elektriska potential. De består av "kanaler" som bildas av proteiner som korsar membranet i hela sin tjocklek, genom vilka molekylerna rör sig med hög hastighet.

Det finns kanalproteiner som är permanent öppna, medan andra kan vara stängda och öppna upp för speciella stimuli.

- Transportproteiner

De bärarproteiner är en klass av proteiner som underlättar förflyttningen av många joner och molekyler över biologiska membran.

Dessa proteiner interagerar direkt med substraten de transporterar och denna interaktion genererar konformationella förändringar i deras struktur, så att transporten är delikat selektiv och långsammare än de andra två beskrivna typerna.

Typer av bärarproteiner

I den vetenskapliga litteraturen är det vanligt att hitta texter som avser tre typer av transporterproteiner: symporters, antibärare och unibärare.

Symporten och antisporten har att göra med två molekylers samtidiga rörelser. Detta kopplar rörelsen hos en av dem mot dess koncentrationsgradient eller elektriska potential med rörelsen hos den andra (eller mer) till förmån för dess gradient (vanligtvis joner).

Specifikt samarbetar symport med transport av två molekyler i samma riktning, medan anti-stöd innebär rörelse av en molekyl i en riktning och en annan i motsatt riktning.

Uniporten är den enklaste klassen av membrantransport, eftersom den består av transporten av en enda molekyl åt gången och till förmån för dess koncentrationsgradient, så det kan sägas att det på något sätt underlättar enkel diffusion.

Unicarrier-proteiner är till exempel sådana som de som överför sockerarter, aminosyror och nukleotider från utsidan till insidan av djurceller.

Vissa bakterier, växter och lägre eukaryoter har representanter för en superfamilj av bärarproteiner, vars medlemmar katalyserar både oport, symport och antport. Denna superfamilj är känd som "huvudfaciliteten superfamiljen."

egenskaper

Unicarrier-proteiner påskyndar förflyttningen av molekyler från ena sidan av plasmamembranet till den andra.

Denna rörelse är energiskt fördelaktig, eftersom molekylerna transporteras till förmån för deras koncentrationsgradient, det vill säga från där det finns "mer" till där det finns "mindre". Av detta skäl betraktas uniport ofta som en typ av underlättad diffusion eller underlättad transport.

Några specifika egenskaper skiljer denna typ av transport:

- Hastigheten för passage av en molekyl från en sida till en annan, till förmån för dess gradient genom ett unicarrier-protein, är större än den som skulle uppstå genom enkel diffusion.

- Liksom med all transport som katalyseras av transportörer (inklusive symport och antport) är uniport specifikt, eftersom varje protein känner igen en viss molekyl.

- Till skillnad från enkel diffusion förekommer uniport i speciella membranställen (där transporterproteinerna finns) och eftersom det finns ett begränsat antal proteiner har den en maximal hastighet, definierad av antalet transportörer och koncentrationen av det underlag som transporteras.

typer

Unicarrier-proteiner kan enligt Woelfersberger (1994) klassificeras som kanaler och som transportörer eller "bärare".

kanaler

Som kan förstås från det föregående uttalandet, faller kanalproteiner under klassificeringen av unicarrier-transporterproteiner. Dessa typer av proteiner är i princip hydrofila porer (relaterade till vatten) som korsar membranet och genom vilka vatten och andra lösta ämnen kan röra sig genom diffusion, eftersom det inträffar till förmån för deras koncentrationsgradient.

Det inre eller lumen i varje proteinkanal är organiserat i membranet på ett sådant sätt att det är tillgängligt för endera sidan av membranet samtidigt.

Transportörer eller

Transportörer eller bärare är också transmembranproteiner som bildar en slags kanal genom hela cellmembranens tjocklek. Trots att de har substratbindningsställen på båda sidor av membranet, exponeras de emellertid inte samtidigt.

Av detta skäl kan transportörer underlätta förflyttning i båda riktningarna och även mottransport, medan kanalproteiner inte kan.

exempel

Bland de mest representativa exemplen på uniporten är fallet med glukostransport över plasmamembranet hos däggdjursceller. Denna transport katalyseras av en grupp proteiner känd som GLUT (för akronymen på engelska av Glucose Transporters).

Kristallstruktur av GLUT1, en glukostransportör av däggdjurscellmembran (Källa: A2-33 via Wikimedia Commons)

De är transmembranproteiner som består av en peptidkedja som korsar plasmamembranet minst 12 gånger och som har bindningsställen för glukos både på utsidan och insidan.

Denna typ av protein har två konformationer, en när det inte är bundet till glukos och ett annat när det är bundet till det. Konformationella förändringar i dessa proteiner är reversibla och slumpmässiga och beror på bindningen av glukos.

Dessutom katalyserar de transport i båda riktningarna, beroende på glukoskoncentrationen på den ena eller andra sidan av membranet.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Cellens molekylärbiologi (6: e upplagan). New York: Garland Science.
2. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., … Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5: e upplagan). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD, & Vercesi, AE (1992). Anionuniport i växtmitokondrier förmedlas av en Mg2 + -känslig anjonkanal för inre membran. Journal of Biologisk kemi, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Uniporters, symporters och antiporters. Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -beroende transport (uniport) av aminosyror och glukos i däggdjursceller. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). En viktig superfamilj av transmembranfaciliteter som katalyserar uniport, symport och antiport. Trends in Biochemical Sciences, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Beläggningsproteiner: formande membrantransport. Nature Reviews, 4 (May), 409–414