UNIPORTE: ТРАНСПОРТ ПРЕЗ МЕМБРАНИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Терминът uniport се използва в биологията за описание на транспортирането на отделни молекули в една посока през клетъчната мембрана и надолу по нейния градиент на концентрация (улеснен транспорт).

Този вид транспорт през мембрани, който налага селективна бариера за пропускливост, предполага поддържането на повече или по-малко постоянна вътреклетъчна среда, което позволява установяването на много клетъчни функции, които зависят от финия молекулен и енергиен баланс.

Представителна схема на транспорта Uniporte (Източник: Ема Дитмар през Wikimedia Commons)

Комуникацията между клетките, както и между клетките и околната среда, която ги заобикаля, е съществен процес за живота на всички организми и зависи до голяма степен от група трансмембранни протеини, известни като "транспортни протеини".

Тези протеини са отговорни за транспортирането на онези вещества, които поради своята химическа природа не могат лесно да кръстосват мембрани, като йони и водоразтворими молекули като аминокиселини и глюкоза.

Трябва да се отбележи, че транспортирането на този тип молекули от или към външната страна на клетката, или от цитозола до лумена на органела, се медиира от специфични протеини-транспортери, способни да "разпознават" или идентифицират субстрата, който те трябва да транспортират.

Транспорт по мембрани

Някои автори смятат, че в клетъчните мембрани има три вида преносители: помпи, канални протеини и транспортерни протеини.

- Помпи

Помпите са протеини, които транспортират малки молекули срещу техните градиенти на концентрация или техния електрически потенциал и използват енергийната сила, идваща от хидролизата на АТФ (те са АТФази). Тези протеини изпълняват това, което се нарича "активен транспорт", тъй като това изисква енергия.

- Канални протеини

Каналните протеини улесняват транспортирането на различни йони и вода в полза на техния градиент на концентрация или електрическия им потенциал. Те се състоят от "канали", образувани от протеини, които преминават през мембраната в цялата й дебелина, през която молекулите пътуват с висока скорост.

Има протеини на канала, които са постоянно отворени, докато други могат да бъдат затворени, отваряйки се към специални стимули.

- Транспортни протеини

На протеини-носители са клас на протеини, които улеснява движението на много йони и молекули целия биологични мембрани.

Тези протеини взаимодействат директно с субстратите, които транспортират и това взаимодействие генерира конформационни промени в структурата им, така че транспортът е деликатно селективен и по-бавен от другите два описани типа.

Видове протеини-носители

В научната литература е обичайно да се намерят текстове, които се отнасят до три вида протеини-транспортери: симпортери, анти-носители и уни-носители.

Симпортът и антиспортът имат връзка с едновременното движение на две молекули. Това свързва движението на един от тях срещу концентрационния му градиент или електрическия потенциал с движението на другия (или повече) в полза на неговия градиент (обикновено йони).

По-конкретно, симпортът си сътрудничи с транспортирането на две молекули в една и съща посока, докато антиподдръжката включва движение на молекула в една посока и друга в обратна посока.

Унипортът е най-простият клас на мембранен транспорт, тъй като се състои от транспортиране на една молекула в даден момент и в полза на нейния концентрационен градиент, така че може да се каже, че по някакъв начин улеснява обикновената дифузия.

Unicarrier протеините са например такива като тези, които пренасят захари, аминокиселини и нуклеотиди отвън към вътрешността на животинските клетки.

Някои бактерии, растения и по-ниски еукариоти притежават представители на суперсемейство от протеини-носители, членовете на които катализират както неспорт, симпорт, така и антипорт. Тази суперсемейство е известна като "основния фасилитатор суперсемейство".

характеристики

Unicarrier протеините ускоряват движението на молекулите от едната страна на плазмената мембрана към другата.

Това движение е енергийно благоприятно, тъй като молекулите се транспортират в полза на техния градиент на концентрация, тоест от мястото, където има „повече“ до мястото, където има „по-малко“. По тази причина унипортът често се счита за вид улеснена дифузия или улеснен транспорт.

Някои специфични характеристики отличават този вид транспорт:

- Скоростта на преминаване на молекула от едната страна към другата в полза на нейния градиент през едноносен протеин е по-голяма от тази, която би се случила чрез обикновена дифузия.

- Както при всеки транспорт, катализиран от превозвачите (включително symport и antport), uniport е специфичен, тъй като всеки протеин разпознава определена молекула.

- За разлика от простата дифузия, унипортът се случва на специални мембранни места (където се намират белтъците на транспортера) и тъй като има ограничен брой протеини, той има максимална скорост, определена от броя на преносителите и концентрацията на субстрата, който се транспортира.

Видове

Unicarrier протеините, според Woelfersberger (1994), могат да бъдат класифицирани като канали и като преносители или "носители".

Канали

Както може да се разбере от предходното твърдение, каналните протеини попадат в класификацията на едноносни преносители протеини. Тези видове протеини са основно хидрофилни пори (свързани с водата), които преминават през мембраната и през които водата и други разтворители могат да се движат чрез дифузия, тъй като това се случва в полза на концентрационния им градиент.

Вътрешността или луменът на всеки протеинов канал е организиран в мембраната по такъв начин, че да е достъпен от двете страни на мембраната едновременно.

Конвейери или

Преносителите или носителите също са трансмембранни протеини, които образуват един вид канал през цялата дебелина на клетъчните мембрани. Въпреки че имат места за свързване на субстрата от двете страни на мембраната, те не са едновременно изложени.

Поради тази причина превозвачите могат да улеснят придвижването в двете посоки, както и контратранспорт, докато каналните протеини не могат.

Примери

Сред най-представителните примери на унипорта е случаят с транспорта на глюкоза през плазмената мембрана на клетките на бозайниците. Този транспорт се катализира от група протеини, известни като GLUT (за съкращението на английски на Glucose Transporters).

Кристална структура на GLUT1, глюкозен преносител на мембрани на животински клетки от бозайници (Източник: A2-33 чрез Wikimedia Commons)

Те са трансмембранни протеини, съставени от пептидна верига, която пресича плазмената мембрана най-малко 12 пъти и има места за свързване на глюкоза както отвън, така и отвътре.

Този вид протеин има две конформации, една, когато не е свързана с глюкоза и друга, когато е свързана с него. Конформационните промени в тези протеини са обратими и случайни и зависят от свързването на глюкозата.

В допълнение, те катализират транспорта в двете посоки, в зависимост от концентрацията на глюкоза от едната или другата страна на мембраната.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2015). Молекулярна биология на клетката (6-то изд.). Ню Йорк: Garland Science.
2. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, Калифорния, Кригър, М., Бретшер, А., Плое, Х.,… Мартин, К. (2003). Молекулярна клетъчна биология (5-то изд.). Freeman, WH & Company.
3. Beavis, AD и Vercesi, AE (1992). Унипортът на аниони в митохондриите на растенията се медиира от Mg2 + -чувствителен вътрешен мембранен анионен канал. Journal of Biological Chemistry, 267 (5), 3079-3087.
4. Wolfersberger, MG (1994). Унипортери, симпортери и антипортери. The Journal of Experimental Biology, 196, 5–6.
5. Kakuda, DK, & MacLeod, CL (1994). Na + -независим транспорт (унипорт) на аминокиселини и глюкоза в клетките на бозайниците. Journal of Experimental Biology, 196, 93-108.
6. Marger, MD, & Saier, MH (1993). Основна суперсемейство на трансмембранните фасилитатори, които катализират uniport, symport и antiport. Тенденции в биохимичните науки, 18 (1), 13–20.
7. Bonifacino, JS, & Lippincott-Schwartz, J. (2003). Coat протеини: оформяне на мембранен транспорт. Nature Reviews, 4 (май), 409–414